这些早期的真空蒸汽机的效率有限,但它们比较安全,因为它们的压力比较低,在物质发生损坏的情况下机器向内收缩,而不是向外爆炸。
它们的效率受外部气压、气缸变形、燃烧和沸腾的效率和凝结能力的限制。理论最高效率受水在普通大气压下比较低的沸腾温度限制。使用高温高压的蒸汽为蒸汽机的效率带来了巨大的提高。
但这种蒸汽机比真空蒸汽机危险得多。锅炉和机器的爆炸造成了许多大事故。安全阀在这里带来了很大的改进,在压力过高的情况下安全阀放气减压。但真正保证安全只有依靠建造、运行和维护的经验和安全规则。
萨弗里制成的世界上第一台实用的蒸汽提水机,在1698年取得标名为“矿工之友”的英国专利。
他将一个蛋形容器先充满蒸汽,然后关闭进汽阀,在容器外喷淋冷水使容器内蒸汽冷凝而形成真空。打开进水阀,矿井底的水受大气压力作用经进水管吸入容器中;关闭进水阀,重开进汽阀,靠蒸汽压力将容器中的水经排水阀压出。待容器中的水被排空而充满蒸汽时,关闭进汽阀和排水阀,重新喷水使蒸汽冷凝。
如此反复循环,用两个蛋形容器交替工作,可连续排水。
萨弗里的提水机依靠真空的吸力汲水,汲水深度不能超过六米。为了从几十米深的矿井汲水,须将提水机装在矿井深处,用较高的蒸汽压力才能将水压到地面上,这在当时无疑是困难而又危险的。
纽科门及其助手卡利在1705年发明了大气式蒸汽机,用以驱动独立的提水泵,被称为纽科门大气式蒸汽机。
这种蒸汽机先在英国,后来在欧洲大陆得到迅速推广,它的改型产品直到19世纪初还在制造。
纽科门大气式蒸汽机的热效率很低,这主要是由于蒸汽进入汽缸时,在刚被水冷却过的汽缸壁上冷凝而损失掉大量热量,只在煤价低廉的产煤区才得到推广。
1764年,英国的仪器修理工詹姆斯·瓦特为格拉斯哥大学修理纽可门蒸汽机模型时,注意到了这一缺点,并于1765年发明了设有与汽缸壁分开的凝汽器的蒸汽机,并于1769年取得了英国的专利。
初期的瓦特蒸汽机仍用平衡杠杆和拉杆机构来驱动提水泵,为了从凝汽器中抽除凝结水和空气,瓦特装设了抽气泵。
他还在汽缸外壁加装夹层,用蒸汽加热汽缸壁,以减少冷凝损失。
瓦特的创造性工作使蒸汽机迅速地发展,他使原来只能提水的机械,成为了可以普遍应用的蒸汽机,并使蒸汽机的热效率成倍提高,煤耗大大下降。因此说瓦特是蒸汽机的改良者。
自18世纪晚期起,蒸汽机不仅在采矿业中得到广泛应用,在冶炼、纺织、机器制造等行业中也都获得迅速推广。
它使英国的纺织品产量在20多年内(从1766年到1789年)增长了5倍,为市场提供了大量消费商品,加速了资金的积累,并对运输业提出了迫切要求。
韦宝的这台蒸汽机已经是1970年代,蒸汽机彻底退出历史舞台之前的标准产物了,工艺上已经成熟到了无须再提高的地步,等于省略了需要从1700年到1970年间需要摸索的两个半世纪。
韦宝甲中的所有人都好奇于蒸汽机这个庞然大物,人人都过来看了一眼,韦达康和黄滢,范老疙瘩夫妻和王志辉夫妻,更是又看又摸,一直在旁边。
“小宝,这东西是哪儿来的啊?干什么用的?这么大一个家伙。”韦达康问道。
韦宝微微一笑:“外面买来的,干什么用的?那用途就广了,到时候你便会知道,有了这个东西,能把烧砖的速度提升十倍不止,并且把砖窑温度进一步提高,烧出的砖的质量也会比现在的土砖质量提高十倍!咱们四个里外围做的围墙,以后就用我做出来的砖头。有了这东西,到河里挖沙子也方便了。”
“这东西能把砖窑烧的更烫?还能帮忙到河里挖沙子?”韦达康惊奇不已。
黄滢和范大脑袋夫妻、王志辉夫妻也惊奇的啧啧称奇,但他们都不太相信韦宝说的。
“小宝,你从哪里买来的这大家伙啊?该不会是让人骗了吧?前两日你回家的时候,为什么不直接搬来?”黄滢问道。
韦宝笑道:“娘,你们去打马吊吧,我什么时候让人骗过?到时候你们就能看见这东西的用处了,而且有很多用途,我一句话两句话说不清楚。”