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大唐之理工天下第14部分阅读

    缥露鹊鞯?80k(7摄氏度)比较保险。

    所以他的土空调的理论效率就是280/23=1217……我操,怎么这么大的数据唉?是不是一下子就把现代的空调比下去了。如果空调出风温度不是280k,提高到290k,那这个效率更是要提高到恐怖的22!

    如果非要和现代空调家电做个比较,你家1300瓦的空调,只有4千瓦的制冷量。那我家333瓦的卡诺制冷机,就可以达到同样的效果。电费足足省了75啊亲!

    (话说,笔者是个纸上谈兵的人,实在是理解不了为什么现代空调的制冷效率仅仅只有3……如果空调产业把这个数据提高到6,那么很多城市夏天缺电的问题就完全解决了。另外,卡诺机做热泵,制热量也是同样的计算,那么冬天的暖气烧一度电就相当于22个电暖器的效果,这样不是就省太多电了吗!莫非是电厂不愿意咱们省电?)

    同理,如果使用热泵作为热水加热的热源,如果你要在290k的供水水温下,洗到60度(333k)的热水,那么你的电费,就要降到原来的七分之一……不要觉得我是吹牛,你自己百度,看看现代空调怎么解释制冷量和制热量吧。在笔者看来,直接拿电阻丝加热是对能源的最低劣的浪费,是对人类智商的最大的侮辱!绝对是五大发电集团两大电网集团最赤裸裸最黑漆漆的阴谋!

    为了嘲讽愚蠢的现代人,笔者决定把这个牛逼的空调在唐朝就建造出来。并且使用真正的马匹作为动力。

    以后唐代的达官贵人见了面,就这么打招呼:“张公,你家空调几匹马拉的?”

    “八匹啊!效果那是刚刚的!李公,你家的呢?”

    “我家买不起那么多马,只有两匹,但也是够用了!”

    请注意,人家两匹马的空调,相当于你家8匹马力,6kw级别的大空调哦!一般人绝对开不起。羡慕吧!人家还活在唐朝哎!格力啊什么美的真的可以买块豆腐一头撞死算了!

    这个空调的结构,简单的难以置信。

    一个转盘(给马拉的)一个气缸,一个活塞,一个阀门(焦耳-汤普森阀门),再加上传动机构,一点点热交换和压力管道就可以了!

    还要什么冷却剂?吃屎去吧!

    第五十三节 真的造出来了

    经过一通埋头计算,李治设计的第一台气体膨胀降温式空调终于正式敲定。

    它有四个气缸,呈x形均匀布置在曲轴四周,这样每个角度都确保有活塞在压缩空气,使负荷分布平稳。

    为了安全,气缸的压缩比为10:1,气缸直径十厘米,截面积78平方厘米,最小容积为,最大容积,活塞行程9厘米。活塞的厚度被设计为5厘米,这样气缸壁上就正好留有润滑油的出口。活塞中间有一个油环,供润滑油可以覆盖到整个活塞的圆周面,两侧预留了活塞环的槽来增强密封。

    本来,一个气泵的密封不需要这么高级,但为了积累活塞技术,方便后来的蒸汽机,内燃机和斯特林机的技术积累,李治还是把这个做了上去。

    活塞经过活塞连杆固定在曲轴上。曲轴连着气泵的动力轴,这个轴目前使用马匹拉动。所以,根据用户的财力,可以灵活配置几匹马力。如果使用人类作为动力源,动力输出就更灵活了。

    气缸底部设有两个单向通气阀,一个进气,一个出气。不需要额外的配气机构来控制它的开合。

    现在简单计算一下它所需要的扭矩。因为单向气阀在活塞内部压力大于出气预期压力就会开启,因此在活塞运动的末期,最大的压力只是5br,(05p),活塞垂直方向上的力高达3120n。这个力和气缸壁垂直方向的合力就是活塞连杆上的力。鉴于活塞连杆的最大角度与活塞侧面的力有关,那么我们假设一个比较长的连杆,减小这个力的合力角。

    比如如果活塞连杆长度是9厘米,那么活塞运动到正中位置时,因为曲轴垂直偏离也达到了45厘米,所以这个角度就是rcs(05)=30度。活塞连杆上的力要相比3120牛要增大s30的倒数倍。那就变成了3604牛顿。当然这没有考虑活塞的运动和加速度,也没有考虑此时活塞的压力到底是不是3120牛,这只是一个简化和近似的计算。

    这个时候活塞连杆在曲轴中心线的投影距离(比如在正中位置,为半径45厘米的s(05x(90-30)),等于389厘米,就是这个力的力臂。扭矩也就是lwen2,为140牛米。考虑到这个气缸壁上的力还是大了点,我们把活塞连杆加长到15厘米,这样这个角度就会变小到17度。

    那么这个绝热压缩过程到什么时候会让气体到达5倍大气压呢?利用上一章提到的绝热压缩公式pv14是常数的规则,可以计算出压缩到的时候,气压就到达了5br(一个大气压为1br,si单位是100000pscl)。此时活塞的位置是距离气缸底部322厘米,也就是距离最低点大概221厘米。此时活塞连杆另一端就是在曲轴转动位置的……

    这个计算有点麻烦。简化处理后估算得到角度大概从正中位置转动了30度。这样力矩就是差不多正好是448,接近力矩最大的那个角度。

    如此,算下来力矩是1447牛米。……咦肿么还增大了。

    不管啦,因为制作技术的限制,为了降低气缸套的磨损,只能这样牺牲一下了。

    此时另外两个气缸的位置也只计算那个在压缩的,它转动的角度相差90度,因此它还在-60度(0度为正中位置,-90和90度分别为刚才计算的气缸的最高点和最低点),只是刚刚开始压缩的位置。此时气缸压力还不超过2br,计算过程是类似的,因此就不重复计算了。因此假定它的正常工作扭矩是150n,那么一匹马(750w)拉起来,能达到什么样的转速呢?

    根据功率等于扭矩乘以角速度的公式可以计算出答案是每分钟477转。也就是每秒079转。每一转机器吸入,300k的气体,绝热压缩为的5br的气体。相应的,这些气体的温度升高到475k(卧槽这么热的风吹进去还能当空调嘛?都能当烤箱了啊喂)

    李治同学脑海里出现一个场面:李世民举着马鞭一边抽打李治的屁股,一边痛骂:竟敢给我吹200度的空调,你要把你老子变成烤||乳|猪嘛!

    那只有再经过一个热交换器了,把气体的温度降到300k。如果是林登制冷机,这个冷却气体是由焦耳汤普森降温阀门的尾气,也就是冷气降温的。如果不用这个冷却,也可以用水冷却,加热的水还可以用来做热水。这就是传说中的余热利用。

    很好,经过热交换器,这些5br,300k的压缩气体被保存在一个大储气罐中,经过一个喷嘴阀门开始呼呼的喷气,这是另一个绝热膨胀过程。

    那么再次搬出气体绝热过程公式,这些气体膨胀到1br(1个大气压)以后,体积增大到了315倍。温度从300k降到189k,约合零下83度。

    李治同学的脑海里又出现一副可怕的情景:李世民穿着数层毛皮,眉毛上满是冰凌,冻得鼻涕横流,然后哀求道:儿子,把空调关了吧,这尼玛也太冷了啊!

    设计出了问题吗?没错,因为5br的气压数值是假定给定的。如果调节储气罐的出气阀门的出气速度,那么可以把压缩后的气压维持到一个比较小的程度。这样就不会出现压缩后温度过高,或者膨胀后温度过低的窘况了。

    无论如何,经过连续几天的奋战,铁匠铺终于完成了四个气缸缸体,气缸盖,活塞和曲轴连杆的铸造,最后和曲轴一起组装起来。这就组成了李治空调的机体。然后把进气管和出气管都接到热交换器上,然后热交换器的高压出气管接到储气罐。储气罐上装有气压计,以这个为依据来调节气温。比如我们可以在5个大气压的读数位置再标记上(-83度)的数值。

    储气罐的出气口是一个普通的调节阀,阀门的开口接着一个喇叭状的膨胀圆锥,用以使气体均匀膨胀,减小噪音和涡流。这个膨胀圆锥的末端,连着薄铜片打造的贝壳状的导流槽。经过膨胀后的低温空气按照导流槽安装方式的不同,从完全开放式(所有降温气体都会导向房间内)到完全闭合式(所有降温气体都会收回到进气道进行热交换)。进气口设有滤网,把低温空气导入热交换器,从活塞压缩机的出气口获得热量后再进入气缸压缩。如此就形成一个热循环。制冷膨胀圆锥是制冷机制冷量最大的地方。只要调高储气罐的气压,制冷温度就会降到零度以下,可以在夏天实现制取冰块和各种冰镇饮料。降低储气罐的气压,又可以提高整个系统的制冷效率,完成对室温降温10度左右的目标。

    同志们,朋友们,李治穿越到唐代以来,终于在实质上发威,自主设计建造出一个利国利民的产品:冷柜兼空调机。

    请注意,这个不是抄袭,不是仿制格力美的,是彻底原创,具有完全的核心技术和自主知识产权,并且在生产上实现了百分之百零部件自己制造,没有依靠国外进口技术和进口设备。它的优点有:可调温度范围大(-83度啊亲)。无污染,无泄漏危险。使用清洁能源,排放远超欧v标准。(马吃粮食和草料,马粪是绿色环保燃料),完美达到可持续发展的目标。功率配备灵活,从零点几马力到数十马力都可以配备,适用范围特别大。在普通空调功能上,效率特别高。制冷耗能比可以达到10以上(只需把在储气罐的气压调到比较低的位置即可,作为对比,现代空调的数据为3)

    为了解释制造这个玩意儿在唐代的技术水准下是完全可行的,接下来解释它的部件的材料,和加工制造方法。

    气缸:铸铁,铸青铜都可以。可以用铸青铜作为缸体,熟铁打造的圆柱体作为缸套。缸套在初步打磨以后,采用表面渗碳硬化处理。缸套中部开有两个润滑油孔。关于缸套的光滑度,用越王勾践剑表面的打磨水平可以描述……不是瞎说,根据当时出土的青铜齿轮的实物,有理由认为它是经过车床机械加工的。它的打磨程度和机械花纹的稳定程度不是人手可以达到的。

    活塞和气缸一样,使用熟铁和青铜都可以,铸造之后通过活塞柄固定后进行圆周打磨出均匀光滑活塞边缘。加工精度就没法保证,但考虑到活塞承受的压力有限,也是很好达到的,只要在活塞上留足加工余量,多的磨掉就ok了!

    活塞销钉,活塞连杆和曲轴就更简单了。甚至在柴油机上,曲轴都有用整体铸造的。只要在轴上加好润滑就ok。

    气缸套上的单向气阀:铸造时预留出圆孔,然后用铜加工出单向阀的喇叭形的铆钉形状,在反面用弹簧顶住,这样气体逆流时会因为压力差让这个阀门自动闭合。

    热交换器:铜片打造而成。接缝用鱼胶(就是制弓用的胶水)密封。对于五个大气压这样低的气压值,薄铜就有足够的强度。

    储气罐加安全阀和压力计:整体铸造后,接缝处铜汁浇铸密封或者鱼胶密封。

    压力计就是一个很小的活塞,利用静流体内压力相等的原理,在活塞上加重物,直至活塞缓慢下落。调节这个重物的重量就可以读出气体压力。比如这个小活塞的截面为一厘米的平方,自重为1oo克。当罐内气压为11个大气压,也就是110000pscl,意味着截面上受到11牛的力,差不多等于112公斤,正好可以把这个活塞顶起来。如果在上面加4公斤的重物,那么等到5个大气压的时候,这个活塞才会被顶起来。这个压力计可以兼作安全阀。

    膨胀阀门也很简单,铸造就ok。

    就这样,完工!

    第五十四节 好处果然不少

    太极宫,太极殿。一众大臣纷纷围着冷气机啧啧称奇。

    “贞观二十型冷气机”。这就是李治把冷气机给李世民的寝宫装上以后,得到的赐名。当然,长孙无忌等人是看不惯此等奇滛技巧的。虽然他们也承认这样很神道。但这个技术工作在贵人眼里,和黄冠子李淳风能预测日食的玩意没什么不同。有本事的人,终究只是靠本事,这测天的本事关我屁事呢。

    李淳风就是传说中的预言书《推背图》的作者,有一次他对李世民说,那天什么时候必然出现日食,如果不行就杀掉我。说道的那个日子到来,太阳仍然照的好好的,李世民就说:给你时间回家和妻儿告别。然后你这货就要被判决欺君之罪杀头啦。

    李淳风说不用,在墙上刻了一条印记,说日光照到这里,日食就出现了。后来果然不差分毫。

    其实日月轨道都有周期,只要观测得法,按照这个算出日食时间不是难事。可见他至少是一个成功的天文学家。不过,和一百多年前的祖冲之相比,他的天文历法水平就不怎么样了,数学更是差了好大一截。不说算圆周率是欺负人吧,祖冲之的大明历是宋代以前最准确的历法,实施了八十年,因为政治原因才停用。因为到589年的时候,用这个历法的南朝被隋朝给灭了……而李淳风的麟德历只用了63年就误差严重,不得不换历法。这种人写的《推背图》,想来也准确不到哪里去吧。

    如果不是李治武功卓著,在长孙无忌等人眼里,李治一顶大帽子“玩物丧志”是跑不掉的。连李世民都劝说:“雉儿,不要让人知道你会玩这些东西。你就说是命令道人求得仙法,让人制作的。这样你也留下了名字,又保存了名节。我们皇家要注意行事态度,不要让人看轻了。本来士族就不买我们的帐,你玩这些被他们逮到,肯定又是一顿讽刺啊。”

    你说这时代怎么讨厌呢,李治也只得捏着鼻子认了!凭什么大禹治水当了皇帝,老子发明冷气机反倒要被骂呢……然后他只能在心里默默的诅咒:

    “狗x的官本位,狗x的士大夫!等老子的善水教壮大了,就让你们这些搞阶级区别的人吃x去吧!这一场关键的洗脑之战,你可不能认输啊!”

    实际使用中,每台冷气机都由两人控制,一人感受室温,并控制放气速度,调节储气罐的气压。另一人当然是在动力端赶马或者骡子了。它们的工作内容就像拉磨的驴一样,只不过它们的负荷是更高级的玩意而已。好在皇宫大内人力资源充足,很多宦官和宫女也因此找到了自己的存在感,不用每天默默的等待什么圣宠了。有一些宫女甚至因为看守冷气机经验丰富,而成为终身制的雇员,这让宫女的地位大大提高了——就算离开皇宫,大把的达官贵人都请她们去看守冷气机。这些冷气机可不便宜……

    因为冷气的出现,李世民就延缓了修建玉华宫的计划,节约了大笔开支。不过因为东征和北伐的胜利,此时财政条件还是很宽松的。历史上因为这两场战争,李世民不得不节约开支,朝廷的公厨(唐代上班包午饭,就在机关的食堂吃的)不许吃肉。马周是宰相,嘴馋了咋办……他杀鸡吃。有人打报告说马周带头抗令,李世民就说:鸡当然不算肉啦!

    多亏了李治,这下马周不用偷偷杀鸡吃了。这道禁令也因此没有出现。

    “太子殿下真乃神人也。”李志坚在将作监的日子突然好过了。原来因为他得罪人而疏远的人又重新围了上来,经常上来就是冲着他说太子的好话。

    不要怪人太势力,这年头谁不爱围观啊。

    杨典事尤其热心,拉着李志坚,说:“李录事,来来来,能不能打听个事。”

    李志坚一脸苦笑:“该不会是太子那个冷气机的事吧?”

    “李录事,你可不要怪我这么势利。我家是杨家的从族,这也是主家的命令。我家虽然不缺钱,但养匹马就为了吹冷气,那我也用不起,这不是跟我家主家来打听的吗。”

    李志坚做出一脸为难的表情:“这事也不是不可,只是,虽然太子殿下宽仁,但以我的分量……”

    “哎呦李录事,千万不要这么说。都是给人打工,你的门路,别人可代替不了。这样吧,主家说了,此事办成了,必有重谢。”杨典事想了想,又很光棍的说:“不怕你笑话,某在杨家也不算个什么人物。要不是托你的福,主家可不会这样看重我。就这么说吧,杨家也算是关中的大户了,你也知道,这些人不在乎钱的,要的就是贵人圈里的面子,李兄弟