第80章 開水要怎麼燒
要開始燒開水了，腓特烈在書房裡忙了不知多久，發現有很多前置任務沒有解決。
首先，燒開水得確認蒸汽壓力，壓力表搞出來了嗎？
還好他上輩子對壓力表熟悉，畫了一個波登管壓力表的原理圖交給奧美特那邊去解決。
然而，苦難才剛開始。
腓特烈選擇了以20～30馬力蒸汽機作為目標，取中值25馬力，因為目前魔法往復機的功率在5～10馬力，必須以更大的功率與它錯開生態位。
實踐表明，目前的大部分機器這個功率已經夠了，更大功率的機器就需要更高的運動速度，這就會導致散熱更加困難，花在冷卻上的能量也會越多，整體效率也就越低。
所以腓特烈決定，魔法往復機在低功率區發展，蒸汽機功率往大的走。
確定了輸出功率，接下來開始進行計算。
由蒸汽機結構與物理知識可得理論輸出功率公式：
P=2×N×L×(πD/4)×P/(75×60)
式中
P——輸出功率馬力
N——蒸汽機轉速轉數/分
L——活塞行程米
D——活塞直徑厘米
P——蒸汽壓力千克/厘米
由公式不難看出，如果要縮小蒸汽機體力，蒸汽壓力就必須增加。
依靠「俺尋思」確定了活塞的直徑與行程，接下來需要確定轉速，「俺尋思」單缸蒸汽機的活塞線速度V是2～3米/秒，可得公式：
N=60V/2L轉數/分
接下來可以計算出鍋爐的蒸汽壓力，要比蒸汽機的工作壓力高一些。
然後腓特烈的腦袋要炸，他沒接觸過蒸汽鍋爐設計，對鍋爐的結構只有大概的認識，蒸汽管道選型所用的流速法和壓降法更是根本沒聽說過。
他只能繼續發動「俺尋思之力」，先做出來再說，然後慢慢改。
在鍋爐的能源上，腓特烈毫不猶豫地選擇了使用魔法能源，這是想了很久才得出的結論。
這年頭的煤炭開採還是很落後，冶煉廠就已經吃掉韋森領全部的進口份額了，再燒開水恐怕沒那麼多的煤。
用魔晶則不一樣，它的最大優點就是可以利用自然界中的魔法元素給自己充能，無廢氣排放，綠色環保無污染。
加熱魔法陣可以完全置於水中，散發的熱量被周圍的水完全吸收，不像燒煤那樣煙氣中還有不少熱量沒有被利用。
同時使用魔法能源還有個優點，容易控制火候。
加熱魔法陣的魔法迴路可以和壓力表、水位計相連，能夠做到壓力不夠了開猛火，壓力過大關小火，壓力正常保溫，水不夠了自動關閘避免燒乾。
然後腓特烈又遇到一個問題，蒸汽閥、水閥這些還得從頭開始。
箭在弦上，他管不了那麼多了，不再精益求精，順便把製作螺絲和螺母的搓絲機、滾絲機和攻絲機都「俺尋思」出來，螺絲的直徑、原始三角形高度和螺距按上輩子所用的複製過來，極限性能就做破壞性實驗吧。
好在他當時做過一段時間的安裝工程，對這些比較熟悉。
有了這些機器，搞出截止閥應該是沒問題了，其它閥門做出來也不難。
為了不讓蒸汽機變成自爆卡車，鍋爐和氣缸需要足夠結實，因此壁厚必須足夠，但又不能浪費材料。
這就需要通過大量實驗獲取數據，然後結合材料力學推倒出相關公式。
否則，沒有理論指導，要生產更大功率的蒸汽機只能重新「俺尋思」一遍。
腓特烈花了不知多少個日夜來進行計算才最終確定下各種數據。
這台魔法蒸汽機氣缸直徑140㎜，活塞行程230毫米，轉速300轉/分鐘，考慮到各種能量損耗，要想達到25馬力估計得使用超過10個大氣壓的蒸汽。
這時維克托大主教找來的玻璃工匠們到了，腓特烈花了一天時間從工匠中挑了個領頭的主持玻璃工坊建設，同時批准了韋森領各部門改革的方案，接下來開始設計各個部件與確定製造工藝。
鍋爐主用鋼板捲成，焊接就簡單了，從韋森堡大學裡抓個火系魔法玩的溜的過來幹活。
兩端的半球形部分用鋼板放在模具里鍛打，鍋爐的兩頭需要經常打開檢修魔法陣，法蘭盤就順手點出來，並用鉛做密封圈。
汽缸主體澆鑄出來後在上模具進行適當鍛打去除氣眼等瑕疵，接著用車床加工外部形狀和用鏜床對內膛進行精加工。
活塞直接澆鑄，然後用車床加工外形、內螺孔和安裝密封環的溝槽，直徑比氣缸小1㎜。
密封圈加工簡單，但是對材料性能要求高，不能太硬磨壞氣缸，彈性不能太大也不能太小，這點就交給專業人士處理了。
活塞與活塞杆通過活塞內孔的螺紋和杆一端的螺紋連接，在兩邊用螺母夾緊，澆上鉛密封並固定螺母以防鬆動。
滑閥控制著氣缸里的蒸汽給氣與排氣，通過連杆控制來回移動，讓蒸汽分別進入氣缸內活塞的兩邊以推動活塞往復運動，並讓廢氣通過打開的通道排出。
這個零件需要長時間往復運動，對密封性有要求，難以經常更換，於是接觸面就用銅來製作。
氣缸的兩端和鍋爐一樣用法蘭盤與鉛密封圈連接，但是一頭有活塞杆穿過，這就需要安裝填函在確保活塞杆運動時不讓蒸汽泄露。
填料沒有太多的選擇，他叫來巴斯夫問了半天，最後選擇一種加了添加劑的耐高溫耐磨史萊姆軟膠套鐵環方案。
剩下的就簡單了，用在魔法往復機上的十字頭、主連杆、飛輪和曲軸等部件都可以直接用在蒸汽機上。
主要部件設計完了，接下來是管道和各種附件的設計。
首先是控制鍋爐向蒸汽機提供蒸汽的汽門，他在汽包里設計了一個用魔法肌肉控制的截止閥，不工作的時候像手指頭一樣堵著管道，開始工作時鬆開，也不知道行不行。
接著是頂部安全閥，它和高壓鍋的排氣閥一個原理，平時在重力作用下堵著管子，壓力達到危險的時候就被頂開排氣。
側面也有安全閥，在最低水位下方，用鉛堵著，加熱魔法陣的魔法迴路從那裡經過，當水低於它切鍋爐里繼續加熱鉛就會熔化，排出蒸汽並切斷魔法迴路。
輪子也不能少，不然這麼大的玩意沒人抬得動。
最後是把這些東西整合起來，鍋爐橫在下面，蒸汽機安裝在它的上面，再加一個拍水蒸氣的煙囪，一台魔法鍋駝機就誕生了。
這時腓特烈不禁在想，這傢伙既然有輪子了，為何車輪不乾脆直接和飛輪接上，再在前輪加個轉向器，後邊加個駕駛室，一輛拖拉機就成了。
(本章完)