第四十五章 纺线机、缫丝机、锅炉

一家人说笑了一会儿，刘云豹告诉哥哥，把隔壁的2个店铺盘下来了，又招了10个工人。现在肥皂坊的日产量稳定在3000块，润肤膏也达到了2000盒，上次那个国丈爷又让仆人来买了1万块肥皂，好像还从父亲那里也采购了500匹绸布。

父亲听后说道，是的，那个国丈爷来厂里采购了500匹绸布，2000匹棉布。你离开的这2个月，松江府、嘉兴府、湖州府、常州府的织坊掌柜们来购买了600台织机、800台纺纱机。

刘云龙一听，忙说道，不错，这下净赚了近16万两银子，开矿、开厂的费用不愁了。

弟弟继续说道，现在肥皂、润肤膏不仅远销南京、北京，连日本国的商人都来采购肥皂、润肤膏了。棉花籽陆陆续续又收购了几万斤，已榨了2万多斤。各种精油、酒精也蒸馏了不少，都存起来了。

刘云龙问刘云豹，你的土硝收了多少？

刘云豹说土硝已收了200多斤。

刘云龙问道，怎么才收了200多斤土硝？

刘云豹说道，这个东西采集的场所太臭，本地人都没人干。这都是一些来自辽东、陕西、河南、山东的流民采集的，不到3个月的时间能收购到200多斤，已经不错了。

刘云龙说道，要继续放风，等时间长了，采集的人多了，收购量会上去的。他又问弟弟，烟草收了吗？

刘云豹说道，烟草因收割不久，已收购了100担。

刘云龙说道，要继续收购烟草。说话时，刘云龙突然想到山苍子已到收获季节，再不收购，会被蝗虫吃光，于是又问弟弟，香料山苍子收购了吗？

山苍子是一种野生的果子，郎中常把它入药消肿止痛。其实，山苍子的果皮可以用蒸馏法制精油，蒸馏后的果仁还可以榨油，山苍子果仁的含油率达62%。与龙脑是苏门都刺岛（即苏门答腊岛）特有的香料一样，山苍子是中国特有的香料。

弟弟听后说道，山苍子刚刚开始成熟，还没收购呢。

刘云龙说道，苏州有很多流民找不到工作，你去动员这些流民去上方山、天平山、穹窿山、五峰山、东山、西山采摘山苍子，再不采摘得的话，等蝗虫来了，啥都没有了。

刘云豹说道，明天就去找流民上山采集山苍子。

刘云龙继续说道，你再去采购个几千斤葡萄。

刘云豹说今年旱情这么重，葡萄比往年贵30%。买了几千斤葡萄干嘛用？

刘云龙说用葡萄酿葡萄酒。

父亲在边上说道，自有了蒸馏高度酒后，苏州就没人酿葡萄酒。估计酿葡萄酒的技术都失传了。

刘云龙说不要紧，我知道怎么酿葡萄酒。

父亲说酿葡萄酒的酒曲都没地方买，你怎么酿葡萄酒。

刘云龙说酿葡萄酒加酒曲是多此一举，根本就不需要用酒曲。

父亲问你有酿葡萄酒的地方吗？你酿了葡萄酒，有人买吗？

刘云龙想了一下说道，没有酿酒地方的话，就让大家买口水缸，在家里酿酒，酿了酒之后我收购。没人喝葡萄酒的话，我来慢慢培养他们喝葡萄酒，养成习惯了。葡萄酒就有销路了。

刘云龙接着问刘云豹，肥皂铺中现在谁比较出色？

刘云豹说，汪洪亮这个人不错，人厚道，肯干活，粗活累活都愿意干，

刘云龙说道，那你今后让他来管理肥皂铺，以后你每天只要去一个时辰就够了。

刘云豹问道，怎么，我犯错了吗？为啥要把铺子交给别人来管？

刘云龙说道，不是说你犯错了，是让你静下心来读书。你每天去肥皂铺把稀释的酒拿过去就行了，关键配方还是要掌握在自己手里的。

刘云豹问道，我这么大了，还读书？

父母亲也问刘云龙，怎么会想到让弟弟读书的？

刘云龙指了指妹妹、李必恭说道，不仅阿豹要读书，妹妹和小四也要读书。妹妹已识了1千多个字，也学过了算术。我准备在新屋那边办一所学校，你们都要去读书。

刘云豹说道，我不读书，我要赚钱。

刘云龙说道，你不读书，能知道为啥炼碱能变成烧碱吗？能知道为啥碱和油能做肥皂吗？能知道为啥细线机、织布机要用那么多的轴承吗？能知道制作轴承为啥要那么多道工序吗？

妹妹说道：“我要读书。”

刘云龙说道：“嗯，这才是我的好妹妹。将来，你和小四必成大器。”

李必恭是刘云龙的小师弟，在刘云龙家排行是老三，但刘云龙习惯称“小四”了。

李必恭说道：“我不打工，父母会骂死我的。”

刘云龙说道：“师傅那边已给你存了不少银子了，还要你打工干嘛？你接下来的任务就是给我好好读书。”

刘云豹说道，他俩能成大器，我就成不了？

刘云龙说道，你不读书，肯定成不了大器，最多做个肥皂铺掌柜。

刘云豹马上说道，行，我也读书，我也要成大器。

刘云龙说道，我准备办2个班，你们是普通班，还有一个是进修版，主要培训那些管理人员。

父亲说道，原来你在盘门东大街新造的房子里买了那么多桌椅，是用来办学的？

刘云龙说道，是的，我要和府学比拼一下，看看谁的学校厉害。他接着问父亲，织布厂那边有哪些人比较出色。

父亲就说道，康福标、周泉、潘益飞、谭真、王亚琴、谢雪梅那几个人不错，替我做了不少事。

刘云龙就问，那让康福标来管织布厂，行不行？

父亲问，难道你也不要我管织布厂了吗？

刘云龙说道，爸，你看我们家产业在逐渐扩大，靠我们父子几个管得过来吗？我想成立集团公司，下面设立铁铺、肥皂铺、织布厂等，你呢做董事长，掌管所有的产业，我呢做总经理，具体负责各分厂的运作。各分厂就由我们看得中的人来管理。

父亲一听，忙问什么是董事长，什么是总经理？待刘云龙解释后，父亲觉得不错，就说好。

刘云龙就说，过几天我把各铺子管事的人一起叫过来，开个会，宣布一下。

次日，刘云龙留在家里，开始设计新式纺线机、缫丝机，同时设计锅炉。

设计的纺线机是16锭，缫丝机是16绪。

纺线机的原理和拉细机的原理差不多，只是立式的，棉条在下面，线锭在上面，每个线锭与主轴有个抱箍，当需要换棉条或断线时，只要放松抱箍，就能换棉条或接线，不会影响其它线锭的工作。

缫丝机的汤盆改用长的瓷槽，瓷槽内通蒸气管，这样煮蚕茧的水温能保持恒温。由于将汤盆改用了长的瓷槽，蚕茧在长的瓷槽内烧煮，用绪帚找出5-6个茧子的绪头后，挂上丝钩，再通过鼓轮绕到络筒上。16个挂钩的后面是16个鼓轮、16个络筒，每个络筒与主轴也有抱箍，当需要接绪头时松开抱箍就可以了，不影响其它络筒。

由于这种缫丝机要用蒸气，需要锅炉，刘云龙就开始设计锅炉。

这个锅炉不是动力锅炉，是供热锅炉。由于没有电，没法用焊接来制作锅炉，只能用螺栓连接来制作锅炉。锅炉的下部是炉膛，用来烧火，中间是水，水液面上部是个封闭的空间，有钢管通往分气缸。当锅炉中的水烧开后，大量的水蒸气在上部形成气压，打开阀门后，蒸气被送到分气缸，再由分气缸把蒸气送到各车间。锅炉的外侧砌上保温砖后，就能使用了。

刘云龙设计的锅炉炉体是卧式圆筒形，炉体直径为1.5米，长为3米，这样不仅稳，而且受热面积大。炉体结构用3mm的钢板，钢板环向用12mm的螺栓连接，长度方向用16mm的螺栓连接，钢管是丝扣连接，有阀门处用法兰连接。

后世国家标准的普通碳素钢Q235的设计抗拉强度、抗压强度、抗弯强度都是215Mpa（1Mpa=1N/cm2）、设计抗剪强度是125Mpa，其制作的压力容器适用于35Mpa的压力及0.02Mpa的负压（即真空度）；普通粗制螺栓的设计抗拉强度为170Mpa、设计抗剪强度为140MPa。

明代的钢没人检测过它的抗拉强度，即使今后刘云龙自己钢铁厂炼出的钢，究竟能有多大的抗拉强度，还得经检测后才能知道。

刘云龙在计算时，为保守起见，按钢的设计抗拉强度为180Mpa、螺栓的设计抗拉强度为140Mpa来进行计算，这样单个直径为12mm的螺栓可以承受1583公斤拉力（即1.58吨力或15.8KN），单个16mm的螺栓可以承受2813公斤拉力（即2.81吨或28.1KN），每米3mm厚的钢板可以承受5.1万公斤拉力（即51吨）。把锅炉看作是一个圆筒体，忽略锅炉内的水压力，锅炉内形成蒸气后，蒸气压力均匀作用在钢板内侧，锅炉外侧受大气压力，锅炉炉体在内外压力差的影响下，在钢板内产生环向拉应力和径向拉应力。刘云龙用薄壁容器受力公式计算出，直径1.5米，壁厚为3mm的钢板制成的锅炉可承受0.82Mpa的蒸气压力（即约8个大气压）；炉体用螺栓将钢板连接后，螺栓产生的拉力将钢板压紧，钢板间产生**力来抵抗锅炉因压力差产生的拉力。刘云龙设计的锅炉，设计压力为0.15MPa，压力差导致锅炉顶部或底部受到的压力为88.3KN，钢板与钢板之间的**系数为0.15，需要588.7KN的压紧力，由于每个12mm螺栓能承受的最大拉力为15.8KN，因此径向需要38个螺栓来连接，螺栓间距为12.4cm。压力差对锅炉立面半圆柱体产生的压力为225KN，如为一块钢板卷成圆筒形后用螺栓连接，需要750kN的压紧力，由于每个16mm的螺栓能承受的最大拉力为28.1kN，因此长度方向需要27个16mm的螺栓，螺栓间距为11cm。两个方向的螺栓间距在11-12cm，正好。螺栓间距大了，两个螺栓间的钢板缝隙易渗水或漏气。锅炉还需要一个直径为60cm的用于安装和检修的人孔，作用在人孔盖板上的压力为14.13N，用8个直径为12mm的螺栓已足够。为防止泄露，钢板与钢板之间用浸过桐油的麻丝来密封，螺栓、螺母与钢板间用铜垫片来密封。如蒸气压力管外径为10cm，壁厚3mm已足够能承受0.15Mpa的工作压力。为观察锅炉内的水位，锅炉上还设计了水位表。设计的蒸气压力为0.15MPa，实际蒸气压力以0.13MPa计，这样安全系数就更大了。为确保锅炉安全，锅炉还设计了安全阀，当蒸气压力大于0.13Mpa时，蒸气从安全阀中放出。水中有碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙、硅酸钙等杂质，时间长后会在锅炉里形成污垢，影响锅炉受热及寿命，锅炉底部设了个排污阀，可把污垢排放。考虑到供水的压力必须高于锅炉内的气压，否则没法向锅炉内供水，锅炉的工作压力为0.13Mpa，有二种方式，一种是利用杠杆原理把水压入锅炉，一种是利用水塔向锅炉供水。刘云龙考虑后，决定利用杠杆原理向锅炉供水。刘云龙在后世本就是搞结构设计的工程师，锅炉的支撑结构也很容易的解决了。

计算好后，刘云龙心想，这台锅炉才0.13MPa的工作压力，就要用这么多螺栓来连接，怪不得历史上由英国人托马斯·塞维利研制的第一台蒸汽机的压力才0.11MPa。今后研制的锅炉、蒸汽机、水压机等压力容器、压力设备，如要承受更大的压力，容器的壁厚、螺栓的直径、螺栓的间距都得进行计算，不然这些压力容器、压力设备会爆炸的。

接着刘云龙设计了活塞式真空提水泵。长洲县阳山的白泥矿、黟县的石煤矿、歙县梅岭的煤矿等都是地下开采，用水车排水的话，水都会漏光，只有用这种真空排水泵才有效。

刘云龙设计的锅炉、真空泵都依赖于他能不能炼出合格的钢。