這些早期的真空蒸汽機的效率有限,但它們比較安全,因為它們的壓力比較低,在物質發生損壞的情況下機器向內收縮,而不是向外爆炸。
它們的效率受外部氣壓、氣缸變形、燃燒和沸騰的效率和凝結能力的限制。理論最高效率受水在普通大氣壓下比較低的沸騰溫度限制。使用高溫高壓的蒸汽為蒸汽機的效率帶來了巨大的提高。
但這種蒸汽機比真空蒸汽機危險得多。鍋爐和機器的爆炸造成了許多大事故。安全閥在這里帶來了很大的改進,在壓力過高的情況下安全閥放氣減壓。但真正保證安全只有依靠建造、運行和維護的經驗和安全規則。
薩弗里制成的世界上第一臺實用的蒸汽提水機,在1698年取得標名為“礦工之友”的英國專利。
他將一個蛋形容器先充滿蒸汽,然后關閉進汽閥,在容器外噴淋冷水使容器內蒸汽冷凝而形成真空。打開進水閥,礦井底的水受大氣壓力作用經進水管吸入容器中;關閉進水閥,重開進汽閥,靠蒸汽壓力將容器中的水經排水閥壓出。待容器中的水被排空而充滿蒸汽時,關閉進汽閥和排水閥,重新噴水使蒸汽冷凝。
如此反復循環,用兩個蛋形容器交替工作,可連續排水。
薩弗里的提水機依靠真空的吸力汲水,汲水深度不能超過六米。為了從幾十米深的礦井汲水,須將提水機裝在礦井深處,用較高的蒸汽壓力才能將水壓到地面上,這在當時無疑是困難而又危險的。
紐科門及其助手卡利在1705年發明了大氣式蒸汽機,用以驅動獨立的提水泵,被稱為紐科門大氣式蒸汽機。
這種蒸汽機先在英國,后來在歐洲大陸得到迅速推廣,它的改型產品直到19世紀初還在制造。
紐科門大氣式蒸汽機的熱效率很低,這主要是由于蒸汽進入汽缸時,在剛被水冷卻過的汽缸壁上冷凝而損失掉大量熱量,只在煤價低廉的產煤區才得到推廣。
1764年,英國的儀器修理工詹姆斯·瓦特為格拉斯哥大學修理紐可門蒸汽機模型時,注意到了這一缺點,并于1765年發明了設有與汽缸壁分開的凝汽器的蒸汽機,并于1769年取得了英國的專利。
初期的瓦特蒸汽機仍用平衡杠桿和拉桿機構來驅動提水泵,為了從凝汽器中抽除凝結水和空氣,瓦特裝設了抽氣泵。
他還在汽缸外壁加裝夾層,用蒸汽加熱汽缸壁,以減少冷凝損失。
瓦特的創造性工作使蒸汽機迅速地發展,他使原來只能提水的機械,成為了可以普遍應用的蒸汽機,并使蒸汽機的熱效率成倍提高,煤耗大大下降。因此說瓦特是蒸汽機的改良者。
自18世紀晚期起,蒸汽機不僅在采礦業中得到廣泛應用,在冶煉、紡織、機器制造等行業中也都獲得迅速推廣。
它使英國的紡織品產量在20多年內(從1766年到1789年)增長了5倍,為市場提供了大量消費商品,加速了資金的積累,并對運輸業提出了迫切要求。
韋寶的這臺蒸汽機已經是1970年代,蒸汽機徹底退出歷史舞臺之前的標準產物了,工藝上已經成熟到了無須再提高的地步,等于省略了需要從1700年到1970年間需要摸索的兩個半世紀。
韋寶甲中的所有人都好奇于蒸汽機這個龐然大物,人人都過來看了一眼,韋達康和黃瀅,范老疙瘩夫妻和王志輝夫妻,更是又看又摸,一直在旁邊。
“小寶,這東西是哪兒來的啊?干什么用的?這么大一個家伙。”韋達康問道。
韋寶微微一笑:“外面買來的,干什么用的?那用途就廣了,到時候你便會知道,有了這個東西,能把燒磚的速度提升十倍不止,并且把磚窯溫度進一步提高,燒出的磚的質量也會比現在的土磚質量提高十倍!咱們四個里外圍做的圍墻,以后就用我做出來的磚頭。有了這東西,到河里挖沙子也方便了。”
“這東西能把磚窯燒的更燙?還能幫忙到河里挖沙子?”韋達康驚奇不已。
黃瀅和范大腦袋夫妻、王志輝夫妻也驚奇的嘖嘖稱奇,但他們都不太相信韋寶說的。
“小寶,你從哪里買來的這大家伙啊?該不會是讓人騙了吧?前兩日你回家的時候,為什么不直接搬來?”黃瀅問道。
韋寶笑道:“娘,你們去打馬吊吧,我什么時候讓人騙過?到時候你們就能看見這東西的用處了,而且有很多用途,我一句話兩句話說不清楚。”