潜龙城的夏天像蒸笼。
柏油路晒得发软,脚踩上去能印出鞋印。
知了趴在槐树上叫得声嘶力竭,树叶纹丝不动。
菜市场卖肉的张屠户把摊子挪到树荫底下,猪肉上的油花还是凝不住,顺着案板往下淌。
李晨在北大学堂讲了三天课,身上的便服湿透了换,换了又湿。苏文让人在讲台旁边摆了冰盆,冰块从地窖里起出来,冒的白气还没飘到讲台上就散了。
“这天气要人命。”
李晨站在学堂后院的槐树下,解开领口的扣子,拿蒲扇使劲扇。
郭孝从廊下走过来,手里端着两碗凉茶。
“高昌城都比这儿凉快,潜龙城四面环山,风进不来,热气全闷在盆地里。”
李晨接过凉茶灌了半碗。
“墨问归在哪儿?”
“在炼钢厂盯着新炉子。电弧炉出钢比转炉快三倍,但炉壁的耐火砖扛不住,每出三炉就得换一次。墨大匠已经在炉子旁边蹲了五天,眼珠子都快烤熟了。”
“让他来一趟。”
李晨把碗搁在石桌上。
“再把李清晨叫来,还有北大学堂物理科拔尖的那几个学生,陈默算一个,其余的叫苏文挑。”
郭孝放下茶碗。
“王爷这是要?”
“搞两样东西。”
李晨拿蒲扇指了指天上。
“这天气,不搞点凉快的,对不起水电站发出来的那些电。”
郭孝愣了一下。
“电还能制冷?”
“能。”
李晨没多说,郭孝也不问了,转身去叫人。
墨问归从炼钢厂过来,浑身上下没一处干净的。脸上是煤灰,手上是铁锈,袖口让电火花烧出好几个洞。
他蹲在廊下不肯进屋,怕把学堂的青砖地踩脏了。
李清晨从实验室过来,袖口卷到胳膊肘,手指头上还沾着碳粉。钨钢合金的配方调整了十来次,电弧炉的温度曲线还没完全摸透。
陈默和另外三个学生站在槐树底下。都是物理科的尖子,最大的二十一,最小的十七。每人手里攥着炭笔和麻纸本子,脊背绷得笔直。
李晨坐在石凳上。
“今天不讲课,今天聊个东西。”
墨问归在廊下搓了搓手上的铁锈。
“王爷要聊什么?”
“冰箱。”
李晨吐出两个字。
墨问归皱了皱眉。李清晨歪了歪脑袋,手指头无意识地在裙摆上画了个圈,陈默和三个同学面面相觑。
“冰箱是什么?”李清晨忍不住先开口。
“夏天存冰的箱子。”李晨拿蒲扇指了指树上的知了,“但现在不是存冰。是用电造冷。”
墨问归从廊下站起来。
“王爷,老墨打了二十年铁。冷铁热铁都打过,但铁能自己变冷,老墨没见过。”
“你见过烧水吧。”
李晨把蒲扇搁在膝盖上。
“水烧开了变成水蒸气,水蒸气能把锅盖顶起来。这是液体变成气体的时候,膨胀了,把能量释放出来。反过来呢?”
墨问归愣了一下。
“气体变成液体?”
“对。气体压缩成液体,会放出热量。液体蒸发成气体,会吸收热量。”
李晨手指蘸了点茶水,在石桌上画了个圈。
“这是一个循环,用一种容易液化的东西叫制冷剂,制冷剂在这个圈里来回跑。在蒸发器里从液体变成气体,把周围的热量吸走,管子就变冷了。然后气体被压缩机压缩成高温高压的气体,进冷凝器散掉热量,变回液体。液体再通过节流阀降压降温,回到蒸发器里继续吸热。”
“一圈一圈地跑。蒸发器这边越来越冷,冷凝器那边越来越热。”
墨问归蹲在石桌前,盯着那个茶水画的圈看了半天。
“道理上说得通,水泼在地上,蒸发了地就凉。老墨打铁淬火,水在刀刃上蒸发也会吸热。”
他抬起头。
“但这个制冷剂,得比水容易蒸发。”
“对。而且沸点要低。最好在零下几十度就能变成气体。”
李清晨眼睛亮了。
“氨气。液氨蒸发温度够低,而且唐国已经有合成氨的工艺了。”
“氨气有毒。”李晨摇了摇头,“冰箱放在家里,万一泄漏了,一家人都得中毒。”
“二氧化硫呢?”
“有毒,而且腐蚀性太强。”
李晨的手指在石桌上又画了一道。
“理想的是氟利昂,无色无味无毒,沸点低,化学性质稳定。但以唐国目前的化工水平,合成氟利昂还差得远。先用天然制冷剂凑合。醚类可以试试,或者干脆用二氧化碳。”
陈默在麻纸本子上刷刷地记着。
“王爷,蒸发器和冷凝器不难做。铜管盘成蛇形,加翅片增大换热面积。铜的导热性好,唐国铜管拉拔工艺已经成熟了。但压缩机,压缩机是整个循环的心脏。”
李晨看着他。
“你说说看,压缩机难在哪里?”
陈默翻开麻纸本子。
“要把气态制冷剂压缩成液态,需要的压力不是一点半点。蒸汽机气缸那种往复式结构可以用,但密封是个大问题。制冷剂比水蒸气容易泄漏。一旦泄漏了,制冷效果就没了。而且压缩机要长期运行,润滑怎么解决?润滑油跟制冷剂会不会起反应?”
墨问归在廊下搓着下巴。
“这娃娃说得对。密封。老墨造过蒸汽机,气缸的密封靠铸铁活塞环。但蒸汽机漏点气不要紧,加煤继续烧就行。制冷剂漏了可没法加,整个循环就断了。”
“所以压缩机的核心是密封。”
李晨站起身,走到廊下的工具箱前,从里头翻出几根铜管和一块铁皮。
“封闭式压缩机。电机和压缩机封装在一个铁壳子里,焊死。不让一根轴伸出来。电机带动曲轴,曲轴推动活塞,所有运动部件都在密封壳里面。没有动密封,只有静密封。”
墨问归接过铁皮掂了掂。
“电机装进密封壳里,散热怎么解决?电机运行会发热,热量散不出去会烧线圈。”
“制冷剂本身就可以冷却电机。”
李晨在铁皮上比划。
“低温低压的制冷剂气体从吸气口进来,先经过电机,带走电机的热量,再进压缩腔被压缩。这样电机温度就不会过高。”
墨问归眼睛眯了起来。
“这个设计...不是把电机泡在冷气里吗?”
“差不多。”
墨问归在廊下来回走了两步。脚步很重,布鞋踩在青砖上啪啪响。
“王爷,密封焊接可以做到,但润滑还是没解决。活塞和气缸壁之间需要油膜,润滑油会跟制冷剂混在一起跑遍整个循环。跑到蒸发器里,低温下润滑油会凝固堵管。跑到冷凝器里,油膜会影响散热。”
李清晨插嘴。
“用互溶性好的油,比如石蜡基的矿物油。”
“清晨说得对。选一种跟制冷剂互溶的润滑油,低温不凝固,高温不结焦。具体配方得试。工艺实验室那边多拿几种基础油来做实验,测互溶性。”
墨问归又走了两步。
“就算润滑解决了,压缩机的精密加工也够老墨头疼的。气缸的圆度,活塞的间隙,进排气阀的密封。蒸汽机的间隙可以大一点,漏点气不怕。制冷压缩机间隙稍微大一点,压缩比就上不去。压缩比上不去,制冷量就掉下来了。”
“加工精度的问题,问杨素素。”
李晨朝实验室方向指了指。
“精密仪器组的钨钢刀片现在能加工到几个丝的精度?车床主轴跳动是多少?这些问题找她。”
墨问归点了点头,蹲下来在麻纸本子上画草图。他画得很快,线条歪歪扭扭,但尺寸标注得清清楚楚。
陈默在旁边盯着草图看。
“墨大匠,吸气阀和排气阀用簧片阀行吗?薄钢片,响应快,密封好。”
“簧片阀。”墨问归手里的炭笔顿了一下。“厚度得控制在十个丝以内。太厚弹不起来,太薄会断裂,而且是高频运动,每分钟上千次。疲劳寿命是个问题。”
“用弹簧钢。淬火加中温回火,弹性极限高。”
李清晨蹲下来,在草图上圈出簧片阀的位置。
“我让冶金实验室专门配一炉弹簧钢,含碳量控制在零点六到零点七,加锰提高淬透性,热处理工艺我来盯。”
陈默和另外三个学生站在槐树底下,谁也没说话。
听天书似的。
但炭笔在麻纸本子上刷刷地记,一个字都不肯落下。
李晨等墨问归画完压缩机草图,又蘸了点茶水在石桌上画。
“压缩机只是冰箱的一半,另一半是制冷循环。制冷剂从压缩机出来,到冷凝器,再到节流阀,再到蒸发器,再回到压缩机。四个部件,一个都不能少。”
“冷凝器要散热。可以用铜管套铝翅片,风扇吹。也可以直接盘成蛇形管挂在冰箱背面,自然对流散热。”
“节流阀最简单的是一根细长的铜管,叫毛细管。高压液体经过细长的毛细管,压力降下来,温度也跟着降下来。到蒸发器里的时候已经是低温低压的液体,一蒸发就把冰箱里的热量吸走了。”
李清晨抬起头。
“蒸发器可以盘在冰箱内胆里面,内胆用铁皮冲压成型,蒸发器铜管贴在内胆上,再灌保温材料,外面做一层铁皮壳子。”
“保温材料用什么?”陈默问。
“软木,或者用矿渣棉。水泥厂的高炉渣拉成丝,保温效果不亚于软木,还便宜。”
墨问归站起来,把麻纸本子上的草图撕下来递给李晨。
“王爷,压缩机老墨有把握做。但需要时间,最少半个月。”
“不急。你先做一台样机出来试,试成了再改进。”
李晨转过头看向陈默和那三个学生。
“你们四个。回去把今天讨论的内容整理成技术文档。压缩机、冷凝器、蒸发器、节流阀,每个部件的设计参数都列清楚。三天后交到工艺实验室,交给杨素素审核。”
“是。”
四个年轻人齐声应了。声音里藏不住的兴奋。
“王爷。”
陈默犹豫了一下。
“冰箱的原理学生听懂了,但冰箱的市场,百姓买不买得起?”