第168章 工业革命萌芽（1/2）

崇祯十五年六月初一，李铁匠来到卢象升的书房。

他手里拿着一张纸，上面密密麻麻记录着数字。

护国公，属下有个问题。李铁匠说，纺织工坊现在有120个女工，每天工作10个时辰，一个月能产布1.5万匹。铁匠铺50个工匠，一个月能产来复枪300支。

卢象升点头，产量不错。

但这已经是极限了。李铁匠说，女工每天纺10个时辰，手都磨出茧子。工匠每天打铁，累得腰都直不起来。人力有限，再怎么努力，产量也上不去了。

卢象升放下笔：你的意思是？

属下想，能不能用别的动力？李铁匠说，比如水力。水车转动，带动纺车，人就不用这么辛苦了。

水力可以。卢象升说，但护国府的河流水量不大，枯水期水车就转不动了。而且水车只能建在河边，地点受限。

那……还有什么动力？李铁匠问。

卢象升沉默了片刻，脑海中浮现出上辈子看过的蒸汽机图片。

他说，用蒸汽。

蒸汽？李铁匠愣住了，水烧开了冒出来的气？

卢象升站起来，走到黑板前，拿起粉笔开始画图，你看，烧水产生蒸汽，蒸汽有压力，压力推动活塞，活塞带动轮子转动。轮子转动，就能带动纺车、锯子、磨盘……

李铁匠盯着黑板上的简图，眼睛渐渐亮了起来：妙啊！蒸汽推活塞，活塞推轮子……这，这简直是……

但我只知道原理。卢象升坦诚地说，具体怎么做，要你们试验。这个东西叫蒸汽机，是一种动力机械。做成了，护国府的生产力能提高好几倍。

李铁匠看着黑板，喃喃自语：蒸汽机……蒸汽机……

李大人，你觉得能做出来吗？

李铁匠猛地抬头，属下一定能做出来！

六月初二，李铁匠召集了铁匠铺最好的10个工匠，开始制造蒸汽机。

卢象升把记得的结构都画了出来：锅炉、汽缸、活塞、曲柄、飞轮。但很多细节他记不清了，比如活塞和汽缸之间的间隙应该是多少，锅炉的承压极限是多少。

护国公说了原理，具体尺寸咱们自己定。李铁匠说，先做个小的试试。

他们用了一整天，做出了第一台蒸汽机。

锅炉是铁皮焊的，直径一尺，高一尺半。汽缸是铸铁的，内径三寸。活塞是木头的，外面包了一层皮革，用来密封。曲柄和飞轮是铁打的。

整台机器看起来粗糙，但勉强能看出蒸汽机的样子。

成本多少？李铁匠问账房。

铁材50斤，15两。木材、皮革等杂项5两。人工20两。总共40两。

那就试试。李铁匠说。

六月初三，清晨。

铁匠铺后院，李铁匠带着工匠们准备试车。卢象升和李小宝也来了。

护国公，您站远点。李铁匠说，万一出事，别伤着您。

你们也小心。卢象升说。

李铁匠点燃锅炉下的煤炉。火焰舔着锅炉底部，锅炉里的水渐渐沸腾。蒸汽从锅炉顶部的管子冒出来，进入汽缸。

汽缸里的活塞动了一下。

动了！一个工匠兴奋地喊。

活塞又动了几下，带动曲柄转动，飞轮开始旋转。

成了！

但飞轮只转了半圈，就停了。

加火！李铁匠喊。

工匠往炉子里加了两铲煤。火更旺了，温度升高，蒸汽压力增大。

活塞又动了几下，发出刺耳的摩擦声。

不好！李铁匠刚喊出来，就听的一声巨响。

锅炉爆了。

滚烫的蒸汽和水喷出来，幸好众人早有准备，躲在安全距离外，没人受伤。

李铁匠看着报废的设备，脸色铁青。

卢象升走过来，拍了拍他的肩膀：李大人，这40两，不算白花。

可是……

我们知道了什么不能做。卢象升说，这就是收获。失败不可怕，可怕的是不知道为什么失败。现在我们知道了，锅炉承压不够。下次改进就是了。

李铁匠沉默了片刻，点头：是，属下明白了。

当天下午，李铁匠召集工匠们复盘。

这次失败，有三个问题。李铁匠在地上画着图，第一，锅炉太薄，承受不了高压。第二，活塞和汽缸之间密封不好，蒸汽泄漏。第三，活塞摩擦太大，卡死了。

李小宝在一旁记录，突然问：李师傅，锅炉应该多厚？

至少要5毫米。一个老工匠说，咱们这次只用了3毫米的铁皮，太薄了。

密封呢？李小宝又问。

活塞外面包皮革，但皮革遇热会收缩。李铁匠说，要改进。我想用多层皮革，中间涂动物油脂，增强密封性。

活塞和汽缸的间隙呢？李小宝追问。

这次咱们留了0.2毫米的间隙。李铁匠说，但铁受热会膨胀，0.2毫米太小了，膨胀后就卡死了。

那应该留多少？

李小宝拿出算筹，开始计算：汽缸直径三寸，约100毫米。铁在100度时膨胀0.012%。100毫米膨胀0.012毫米……但汽缸和活塞都会膨胀，所以总膨胀量是0.024毫米。

他抬起头：留0.5毫米的间隙，应该够了。

李铁匠听了，眼中闪过赞赏：小宝这孩子，脑子真快。就按你说的，改成0.5毫米。

还有锅炉。卢象升说，除了加厚铁皮，还要加一个安全阀。压力太大时，自动放气，防止爆炸。

安全阀怎么做？

很简单。卢象升画了个草图，在锅炉顶部开个孔，装一个弹簧阀门。压力小的时候，弹簧压住阀门，蒸汽出不来。压力大到一定程度，顶开弹簧，蒸汽就放出来了。

李铁匠拍大腿，这样就不会爆炸了！

六月初四到初七，李铁匠带着工匠们没日没夜地干。

改进后的蒸汽机：

● 锅炉壁厚从3毫米增加到5毫米

● 加装安全阀，设定在1.8个大气压自动开启

● 活塞改用三层皮革，中间涂动物油脂

● 活塞与汽缸间隙从0.2毫米增加到0.5毫米

● 汽缸内壁抛光，减少摩擦

成本：80两（比第一次贵一倍）

六月初八，第二次试车。

这次卢象升坚持要在场，但李铁匠让他站在50步外的安全距离。

煤炉点燃，水开始沸腾。蒸汽进入汽缸，活塞开始运动。

这次活塞运动顺畅多了，没有刺耳的摩擦声。曲柄转动，飞轮旋转起来。

成了！工匠们欢呼。

飞轮转了一圈，两圈，三圈……一直转了十分钟，才慢慢停下来。

为什么停了？李铁匠问。

水烧干了。一个工匠说，锅炉里没水了。

那就加水，继续烧。

但李小宝皱着眉头，拿着算筹在算什么。

李师傅，这台机器效率太低了。李小宝说，我算了一下，烧了10斤煤，才让飞轮转了10分钟。飞轮直径一尺,每分钟转20圈，带动的功率……大概只有1马力。

1马力是多少？李铁匠问。

大约相当于0.3个壮汉的力气。李小宝说，也就是说，10斤煤只产生了0.3个人的力量。这还不如直接雇人干活。一个壮汉一天工资500文，10斤煤要50文。算下来，煤还比人工贵。

众人的兴奋劲儿一下子就没了。

卢象升走过来，看着停下来的蒸汽机：效率低的原因是什么？

温度不够高，压力不够大。李小宝说，咱们烧的煤是褐煤，热值低。而且锅炉温度只有100度，压力只有1个大气压。要提高效率，必须提高温度和压力。

怎么提高？

第一，换更好的煤。用烟煤代替褐煤，热值能提高一倍。李小宝掰着手指头数，第二，锅炉内壁刷耐火泥，提高保温性。第三，增加鼓风装置，让煤烧得更旺。第四，提高锅炉承压能力，把压力从1个大气压提高到2个大气压。温度也能从100度提高到120度。

卢象升听了，点头：就按小宝说的改。但要注意安全，压力越高，危险越大。

属下明白。李铁匠说。

六月初九到十一，又是三天改进。

● 购买烟煤，热值比褐煤高一倍，价格也贵一倍

● 锅炉内壁刷一层耐火泥（用黄土、草木灰、石灰调配）

● 增加鼓风装置（一个风箱，手摇送风）

● 锅炉壁加厚到8毫米，承压提高到2个大气压

● 安全阀调整到1.8个大气压开启

成本：120两（越来越贵）

六月十二日，第三次试车。

这次所有人都紧张得不行。两次试验已经花了240两，再失败的话，李铁匠真要跳河了。

卢象升站在安全距离外,目不转睛地盯着蒸汽机。

煤炉点燃，这次烧的是烟煤。火焰更旺，温度更高。工匠摇动风箱，往炉子里鼓风。

锅炉里的水沸腾了。温度计显示120度（卢象升让李小宝做的简易温度计，用水银管）。

蒸汽进入汽缸，活塞开始运动。这次活塞运动有力多了，曲柄转得飞快，飞轮嗡嗡作响。

李铁匠兴奋得脸都红了。

飞轮转了一圈又一圈，越转越快。10分钟过去了，还在转。半个时辰过去了，还在转。一个时辰过去了，依然在转。

稳定了！李小宝喊道，飞轮每分钟60转，功率大约5马力！