劉雲龍說道,你不讀書,能知道為啥煉鹼能變成燒鹼嗎?能知道為啥鹼和油能做肥皂嗎?能知道為啥細線機、織布機要用那麼多的軸承嗎?能知道製作軸承為啥要那麼多道工序嗎?
妹妹說道:“我要讀書。”
劉雲龍說道:“嗯,這才是我的好妹妹。將來,你和小四必成大器。”
李必恭是劉雲龍的小師弟,在劉雲龍家排行是老三,但劉雲龍習慣稱“小四”了。
李必恭說道:“我不打工,父母會罵死我的。”
劉雲龍說道:“師傅那邊已給你存了不少銀子了,還要你打工幹嘛?你接下來的任務就是給我好好讀書。”
劉雲豹說道,他倆能成大器,我就成不了?
劉雲龍說道,你不讀書,肯定成不了大器,最多做個肥皂鋪掌櫃。
劉雲豹馬上說道,行,我也讀書,我也要成大器。
劉雲龍說道,我準備辦2個班,你們是普通班,還有一個是進修版,主要培訓那些管理人員。
父親說道,原來你在盤門東大街新造的房子裡買了那麼多桌椅,是用來辦學的?
劉雲龍說道,是的,我要和府學比拼一下,看看誰的學校厲害。他接著問父親,織布廠那邊有哪些人比較出色。
父親就說道,康福標、周泉、潘益飛、譚真、王亞琴、謝雪梅那幾個人不錯,替我做了不少事。
劉雲龍就問,那讓康福標來管織布廠,行不行?
父親問,難道你也不要我管織布廠了嗎?
劉雲龍說道,爸,你看我們家產業在逐漸擴大,靠我們父子幾個管得過來嗎?我想成立集團公司,下面設立鐵鋪、肥皂鋪、織布廠等,你呢做董事長,掌管所有的產業,我呢做總經理,具體負責各分廠的運作。各分廠就由我們看得中的人來管理。
父親一聽,忙問什麼是董事長,什麼是總經理?待劉雲龍解釋後,父親覺得不錯,就說好。
劉雲龍就說,過幾天我把各鋪子管事的人一起叫過來,開個會,宣佈一下。
次日,劉雲龍留在家裡,開始設計新式紡線機、繅絲機,同時設計鍋爐。
設計的紡線機是16錠,繅絲機是16緒。
紡線機的原理和拉細機的原理差不多,只是立式的,棉條在下面,線錠在上面,每個線錠與主軸有個抱箍,當需要換棉條或斷線時,只要放鬆抱箍,就能換棉條或接線,不會影響其它線錠的工作。
繅絲機的湯盆改用長的瓷槽,瓷槽內通蒸氣管,這樣煮蠶繭的水溫能保持恆溫。由於將湯盆改用了長的瓷槽,蠶繭在長的瓷槽內燒煮,用緒帚找出5-6個繭子的緒頭後,掛上絲鉤,再透過鼓輪繞到絡筒上。16個掛鉤的後面是16個鼓輪、16個絡筒,每個絡筒與主軸也有抱箍,當需要接緒頭時鬆開抱箍就可以了,不影響其它絡筒。
由於這種繅絲機要用蒸氣,需要鍋爐,劉雲龍就開始設計鍋爐。
這個鍋爐不是動力鍋爐,是供熱鍋爐。由於沒有電,沒法用焊接來製作鍋爐,只能用螺栓連線來製作鍋爐。鍋爐的下部是爐膛,用來燒火,中間是水,水液麵上部是個封閉的空間,有鋼管通往分氣缸。當鍋爐中的水燒開後,大量的水蒸氣在上部形成氣壓,開啟閥門後,蒸氣被送到分氣缸,再由分氣缸把蒸氣送到各車間。鍋爐的外側砌上保溫磚後,就能使用了。
劉雲龍設計的鍋爐爐體是臥式圓筒形,爐體直徑為1.5米,長為3米,這樣不僅穩,而且受熱面積大。爐體結構用3mm的鋼板,鋼板環向用12mm的螺栓連線,長度方向用16mm的螺栓連線,鋼管是絲扣連線,有閥門處用法蘭連線。
後世國家標準的普通碳素鋼Q235的設計抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度都是215Mpa(1Mpa=1N/cm2)、設計抗剪強度是125Mpa,其製作的壓力容器適用於35Mpa的壓力及0.02Mpa的負壓(即真空度);普通粗製螺栓的設計抗拉強度為170Mpa、設計抗剪強度為140MPa。
明代的鋼沒人檢測過它的抗拉強度,即使今後劉雲龍自己鋼鐵廠煉出的鋼,究竟能有多大的抗拉強度,還得經檢測後才能知道。
劉雲龍在計算時,為保守起見,按鋼的設計抗拉強度為180Mpa、螺栓的設計抗拉強度為140Mpa來進行計算,這樣單個直徑為12mm的螺栓可以承受1583公斤拉力(即1.58噸力或15.8KN),單個16mm的螺栓可以承受2813公斤拉力(即2.81噸或28.1KN),每米3mm厚的鋼板可以承受5.1萬公斤拉力(即51噸)。把鍋爐看作是一個圓筒體,忽略鍋爐內的水壓力,鍋爐內形成蒸氣後,蒸氣壓力均勻作用在鋼板內側,鍋爐外側受大氣壓力,鍋爐爐體在內外壓力差的影響下,在鋼板內產生環向拉應力和徑向拉應力。劉雲龍用薄壁容器受力公式計算出,直徑1.5米,壁厚為3mm的鋼板製成的鍋爐可承受0.82Mpa的蒸氣壓力(即約8個大氣壓);爐體用螺栓將鋼板連線後,螺栓產生的拉力將鋼板壓緊,鋼板間產生摩擦力來抵抗鍋爐因壓力差產生的拉力。劉雲龍設計的鍋爐,設計壓力為0.15MPa,壓力差導致鍋爐頂部或底部受到的壓力為88.3KN,鋼板與鋼板之間的摩擦係數為0.15,需要588.7KN的壓緊力,由於每個12mm螺栓能承受的最大拉力為15.8KN,因此徑向需要38個螺栓來連線,螺栓間距為12.4cm。壓力差對鍋爐立面半圓柱體產生的壓力為225KN,如為一塊鋼板捲成圓筒形後用螺栓連線,需要750kN的壓緊力,由於每個16mm的螺栓能承受的最大拉力為28.1kN,因此長度方向需要27個16mm的螺栓,螺栓間距為11cm。兩個方向的螺栓間距在11-12cm,正好。螺栓間距大了,兩個螺栓間的鋼板縫隙易滲水或漏氣。鍋爐還需要一個直徑為60cm的用於安裝和檢修的人孔,作用在人孔蓋板上的壓力為14.13N,用8個直徑為12mm的螺栓已足夠。為防止洩露,鋼板與鋼板之間用浸過桐油的麻絲來密封,螺栓、螺母與鋼板間用銅墊片來密封。如蒸氣壓力管外徑為10cm,壁厚3mm已足夠能承受0.15Mpa的工作壓力。為觀察鍋爐內的水位,鍋爐上還設計了水位表。設計的蒸氣壓力為0.15MPa,實際蒸氣壓力以0.13MPa計,這樣安全係數就更大了。為確保鍋爐安全,鍋爐還設計了安全閥,當蒸氣壓力大於0.13Mpa時,蒸氣從安全閥中放出。水中有碳酸鈣、碳酸鎂、硫酸鈣、矽酸鈣等雜質,時間長後會在鍋爐裡形成汙垢,影響鍋爐受熱及壽命,鍋爐底部設了個排汙閥,可把汙垢排放。考慮到供水的壓力必須高於鍋爐內的氣壓,否則沒法向鍋爐內供水,鍋爐的工作壓力為0.13Mpa,有二種方式,一種是利用槓桿原理把水壓入鍋爐,一種是利用水塔向鍋爐供水。劉雲龍考慮後,決定利用槓桿原理向鍋爐供水。劉雲龍在後世本就是搞結構設計的工程師,鍋爐的支撐結構也很容易的解決了。
計算好後,劉雲龍心想,這臺鍋爐才0.13MPa的工作壓力,就要用這麼多螺栓來連線,怪不得歷史上由英國人托馬斯·塞維利研製的第一臺蒸汽機的壓力才0.11MPa。今後研製的鍋爐、蒸汽機、水壓機等壓力容器、壓力裝置,如要承受更大的壓力,容器的壁厚、螺栓的直徑、螺栓的間距都得進行計算,不然這些壓力容器、壓力裝置會爆炸的。
接著劉雲龍設計了活塞式真空提水泵。長洲縣陽山的白泥礦、黟縣的石煤礦、歙縣梅嶺的煤礦等都是地下開採,用水車排水的話,水都會漏光,只有用這種真空排水泵才有效。
劉雲龍設計的鍋爐、真空泵都依賴於他能不能煉出合格的鋼。