第105章  电力，工业发展的发动机

    蒸汽轮机，自从1884年由英国工程师查尔斯·阿尔杰农·帕森斯，发展出来真正实用化的多级反动式蒸汽轮机开始。

    到现在1937年，已经发展了五十三年了。

    这五十三年中，在蒸汽轮机的技术发展上，可以说是突飞猛进。

    从最开始的只有十马力，发展到现在苏联在Pr.23型战列舰上使用的蒸汽轮机动力装置，最大达到了225000马力。

    虽然这计划建造四艘的战列舰，直到最后战争结束，也没有真正的走下船台。

    但是它的动力系统的研制工作，还是给苏联提供了太多的技术积累。

    蒸汽轮机的基本原理说起来并不复杂。

    它的动力源头和蒸汽机一样，同样来自于烧开水的锅炉。

    只不过蒸汽轮机的蒸汽不是推动活塞工作，而是通过它的高压去吹动叶轮旋转。

    是把蒸汽热能，通过蒸汽轮机转换成机械能的一个过程。

    一个烧开水的高压锅炉，在压力足够的时候，通过高压管道送入蒸汽轮机进气口。

    蒸汽轮机内的定子叶轮，通过它的叶片，把高压蒸汽分流，每一个定子叶片分出来的高压蒸汽就是一个小汽条。

    这个有著巨大压力的小汽条被分流出来之后，会吹到定子叶轮后方的转子叶轮的叶片上。

    转子叶片被高压气体吹动，于是转子叶轮带动转子轴转动，转子轴通过转动，就把蒸汽热能转化成了用于带动发电机转动的机械能。

    整个过程原理就是这么一个东西。

    至于为什么有的蒸汽轮机带起来的动能大，有的带起来的动能小。

    这就是设计上的问题了。

    一个是蒸汽压力的大小，直接决定了蒸汽轮机的动能转换。

    第二个就是转子和定子叶轮上的叶片设计。

    叶轮组的直径、叶片的多少、叶片承压的面积、叶片承压角度、定/转子叶轮组的数量。

    高压区叶轮组的组合，中压区的叶轮组的组合，低压区的叶轮组合。

    这些设计，才是决定一台蒸汽轮机的动能转化效率高低的主要问题。

    转化效率越高，这台蒸汽轮机的所能传出来的功率也就越大。

    至于蒸汽轮机的高压区和中低压区的工作原理也很简单。

    高压蒸汽进入的第一个叶轮腔室，带动腔室内的多组转子叶轮后。

    排出来的，降温已经降低，压力也减小的蒸汽，会通过管道被再次送进锅炉进行加热。

    在进行二次加热的蒸汽会被送入中压叶轮腔室。

    而从中压区出来的蒸汽就不会再被送进锅炉了，而是直接进入低压区。

    在低压区做功完成的蒸汽，会在冷凝器中冷凝成热水后，被送进锅炉里再次被烧成水蒸气。

    如此往复循环，就可以让蒸汽轮机成为一个动力源。

    在这台一千二百吨的锻压机没有成型之前，电气实验室和动力实验室的同学们，已经开始对蒸汽轮机发电机组进行了基础研究，和超小型蒸汽轮机的验证实验。

    在陈常在给出的高压锅炉和蒸汽轮机图纸，以及特科的同志们收集过来的，国内外关于锅炉和蒸汽轮机的技术资料的帮助下。

    早在几个月前，就搞出来了一个超小型的，只有五十千瓦的蒸汽轮机发电机组。

    这个发电机组，完全就是进行初步理论实践的试验品，它的作用就是对蒸汽轮机发电机组后期制造的一次摸索。

    而在一个月前，第二台一百千瓦的蒸汽轮机发电机组也开始了发电。

    这同样是为了在小型机组进行同比例放大后，所可能遇到的一些问题进行论证和解决。

    因为蒸汽轮机发电机组的同比例放大，并不是简单的个头变大了那么简单。

    这里面还涉及了材料变化、叶片和轴承的材质选择、密封材料的选择、温度控制、压力、转速、稳定性、电流、电压等等方面的计算和控制方法的改变。

    至于为什么只是做到了一百千瓦就不再往大做了，那是因为在没有一千二百吨级锻压机的时候。

    五百吨的锻压机锻造出来的主轴，最大只能适应在一百千瓦的发电机组身上。

    如果再放大，那么不管是蒸汽轮机还是发电机，它们的主轴都承受不住那么大的扭矩。

    不过现在一千二百吨锻压机正式成功运行了。

    陈常在就可以用这台锻压机锻压出来，理论上可以用在六兆瓦蒸汽轮机发电机组上的两个主轴。

    一兆瓦=一千千瓦=一百万瓦。

    也就是说一兆瓦的蒸汽轮机发电机组所能发出来的电能，等于十台现在由柴油机带动的一百千瓦发电机组所发出来的电能。

    在同样的发电量下，这里面的能源消耗是完全无法相比的。

    在同样的电量下，蒸汽轮机消耗的能量，是柴油发电机组的百分之五十六到七十一。

    但是蒸汽轮机使用的燃料是煤炭，而柴油发电机组使用的是柴油。  

    这两样燃料在陕北的价值是完全不一样的。

    陕北的煤炭可是比石油多到不知道哪里去了。

    而陈常在刚开始，也不准备把这第一个应用实验型蒸汽轮机发电机组搞得太大。

    他还是认为，在这上面还是一步一步的来，稳妥一些更好。

    就像是锻压机，他也没有一步就上到五千吨锻压机，而是从一百五十吨到五百吨再到一千二百吨，一步一步的积累技术经验，稳步走起来的。

    「老师，咱们这第一台真正的蒸汽轮机发电机组，真的只是搞一兆瓦的机组？

    是不是太小了点？」陈常在的学生们问道。

    陈常在说道：「这已经不小了，这已经是你们搞出来的那个一百千瓦发电机组的十倍了。

    要知道在技术发展上，不是跨度越大越好，每一个量级的变化，都有著我们无法预见的问题出现。

    理论有时也只是理论，在实际运用时，理论也会出现偏差。

    我们在理论计算的时候认为完全没有问题的数据，在真的运用在一兆瓦蒸汽轮机上时，也可能会出现不准确的情况。

    还有我们在一百千瓦发电机组上可以正常运用的材料和数据，等到了兆瓦级机组上的时候，它也可能就无法承受那么高的压力和扭矩。

    所以我们只能一步一步的来，从小到大慢慢走，打牢我们的基础，积累出来更多的经验教训。

    才能真正走的更远。

    如果现在就迈大步子，是容易摔跟头的。」

    对于陈常在的话，学生们还是会听的，这些年来，陈常在在对他们技术的指导方向上，从来都没有出现过什么错误。

    有时候陈常在会很大胆，但是有的时候，又是极其小心谨慎。

    就像是对于这台一兆瓦蒸汽轮机和发电机的主轴锻造工作，从一开始锻造到最后进行精加工，他都是从头跟到尾的。

    因为想要带动一兆瓦的发电机，这两根主轴需要承受1360马力的功率，六千三百多牛米的扭矩。

    而在使用中，还必须要留出来至少百分之十以上的冗余。

    不过陈常在还是相信，这次对于这个一兆瓦蒸汽轮机发电机组的试制工作，是完全可以成功的。

    因为这个小家伙确实是不大。

    在后世十兆瓦以下的蒸汽轮机发电机组，都是属于超小型火电站的范畴。

    而一兆瓦的蒸汽轮机发电机组，更是超小型中的超小型了。

    但即便是这么小的发电机组，也是未来国内电力发展最坚实的基础。

    想要未来的工业真正能够发展起来，火力发电是重中之重。

    即便是在后世，火力发电站，也是电力供应当中绝对不可或缺的电力供应来源。

    柴油发电机组，因为它的动力特性，所以只能是作为备用电源存在，是无法做到大面积普及的。

    电能，是工业发展中真正的发动机，没有电能，就无法发展出来真正的大工业。

    蒸汽机和内燃机，最多就是这台电力发动机的启动钥匙。

    所以后世工业的发展，是和当地的发电量息息相关的。

    而当工业真正发展起来的时候，一座真正大型工厂所需要的电能，都相当于一座中小型城市的用电量了。

    在看著最后这台蒸汽轮机和一兆瓦发电机的主轴，全都加工完成后。

    他又和张师傅以及刘师傅共同检查了这两根轴，都认为这两根轴的锻造是成功的。

    完全能够达到现在这台发电机组的使用要求。

    而精密模具厂那里已经拿出来了蒸汽轮机叶轮和叶片的压制模具。

    这套模具，是为在一千两百吨自由锻压机下，对叶轮盘和叶片进行锻造工作准备的。

    当陈常在检查过第一个叶轮轮盘和叶片的锻造成品之后，他知道这台蒸汽轮机没有问题了。

    以铬镍合金钢制成的主轴和叶片，完全可以满足蒸汽轮机高温高冲击的工况要求。

    这也是那位乔治.史密斯先生，通过他的渠道给陕北这边弄来了大量的铬、镍矿粉。

    否则陈常在，在面对需要大量合金钢的蒸汽轮机时，也只能是巧妇难为无米之炊。

    在确定了蒸汽轮机这边暂时没有问题之后，他就把这一摊子交给他的学生们。

    而他就再次回到了航空实验室那边。

    现在航空实验室，陈常在的学生们，除了还在不断的改进那台V8发动机和歼教一型战斗教练机之外。

    还有两个项目在同时进行著。

    一个是发动机项目。

    而发动机项目除了V12液冷发动机之外，还对星型风冷航空发动机进行了立项开发。

    毕竟现在有了直列发动机和V8型发动机研发制造的基础，也就有了可以对下一代的发动机进行攻关的基本条件。

    星型发动机，在整体上来看是比液冷V型发动机更加简单的。

    因为它舍弃了复杂的水冷系统，完全靠风冷来进行散热工作。

    但是也就是因为这样，这种发动机，在单排5—7缸的时候，它的功率并没有太大的发展空间。

    而当做到单排九缸星型发动机时。  

    它的设计和加工工艺难度，就上升到另外一个量级，这时它的制造难度就比V

    型液冷发动机还要高了。

    而为了提升星型发动机的功率，在单排九缸已经成为极限的情况下，就只能采用双排发动机。

    而风冷双排星型发动机的制造难度就更加复杂了。

    尤其是它散热系统的加工设计是非常困难的。

    这也就是陈常在为什么没有在一开始，就采用星型风冷发动机，而是直接上手液冷V型发动机的原因。

    主要还是被加工能力给限制住了，对于大功率星型发动机的开发工作。

    再有就是，在发动机的功率空间上限上，V型液冷发动机的上限更高，覆盖面更广，未来发展的空间也更大。

    在整个二战时期，大量使用星型风冷航空发动机的国家，是美国和小鬼子。

    而大量使用V型液冷发动机的国家是英国和德国。

    在飞机使用发动机的选择上还要考虑一个很现实的问题。

    那就是迎风面积。

    星型风冷发动机虽然因为取消了液冷系统，但是星型发动机的迎风面积也是最大的。

    星型风冷发动机的缸径越大，活塞行程越长，它的迎风面积也就越大，风阻也就越大。

    这一点，在战斗机的设计上也是必须要慎重考虑的。

    如果星型风冷发动机的功率，无法有效包含风阻带来的功率损耗，那么这款发动机就是不适合的。

    所以在开发发动机的基础工作上，陈常在更倾向于V型液冷发动机。

    但是这也不代表著，陈常在会放弃星型风冷发动机，因为事物的发展是动态的，没有什么东西能够包打天下。

    每一款发动机都会在它的某一个区间，有著最优秀的表现。

    而除了发动机之外。

    陈常在还带著他的团队，设计一款真正的单翼超轻型战斗机。

    这款战斗机，将会装上现在歼教一型战斗教练机装备的发动机。

    通过它相对有限的功率，让这款战斗机，能够在空中具有相对更加优秀的格斗能力。

    这款战斗机，将会是在他设想中的，以P51野马为发展构架的，那款真正的战斗机出现之前。

    作为守卫陕北领空的支柱型飞机。

    而这款飞机，陈常在准备以后世苏联在1942年设计的拉五战斗机为蓝本，采用它的优点设计出来一款新飞机。


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