瓦特(12)_學達書庫

一二

　　瓦特在證實了自己的觀點之後，他的當務之急便是設計和製造一個高效率的冷凝器。蒸汽冷凝器有兩種：一種是噴射型的，另一種是表面型的。紐科門運用的是噴射原理，他採取噴灑冷卻水的辦法，使發動機的汽缸裡的蒸汽冷凝。表面型冷凝器原理，是給進入的蒸汽提供最大的冷卻面積。它除了冷凝的是蒸汽而不是冷卻水之外，其他的功能和設計都與汽車上的散熱器類似。其實，安裝在本世紀晚些時候製造的那些蒸汽型汽車上的冷凝器，與傳統的散熱器沒有什麼區別。正如人們將會看到的，後來，瓦特採用了噴射式冷凝器，然而，他最初試驗的卻是表面型冷凝器，它是用馬口鐵皮焊成一些小桶，在小桶上安裝著小圓管或狹長形的槽，冷水可以通過它們而循環流動。

　　羅比森後來講述了發生在這一時期的一件小事。這件小事非常清楚地說明了瓦特複雜性格中的兩個側面：一個側面是他會偶爾出現一種強烈的自信情緒，這同他常有的意志消沉和自我懷疑的情緒形成了鮮明的對照；另一個側面是他那種秘而不宣的性格，使他有時甚至對自己最好的朋友都信不過。

　　有一次，羅比森沒打招呼就闖進了瓦特家的起居室，發現這位發明家正坐在火爐旁，他的膝蓋上放著「一個小小的馬口鐵箱」。羅比森後來才明白，這就是表面冷凝器。毫無疑問，瓦特當時正在用火爐裡燒著的烙鐵焊接它。羅比森立刻便開始興致勃勃地同他談起這個他們倆都極為關注的問題，而且還向瓦特問起試驗的進展如何。瓦特卻閉口不答，默默地坐在那裡凝視著爐火。

　　過了很長時間，當羅比森繼續追問他的時候，他才終於冷冷地瞅著他並粗暴地開口說道：「老兄，你就用不著再操這份心了；我現在已經製成了一台一點蒸汽都不會浪費的發動機了。它將全部沸騰發熱，咳，要是我高興的話，還可以注進熱水。「說完之後，他就把那個小小的馬口鐵箱放在地板上，用腳把它輕輕地踢到桌子底下，不讓人看見，事情就這樣結束了。直到後來，羅比森才間接地聽說，他這個朋友發明的是一個分離式冷凝器。

　　瓦特吹噓得太早了，他雖然已經取得了重大的發現，但是他所提到的那台發動機，只不過是一個並不完美而且是個粗糙的玩具而已，它僅適於說明一個理論罷了。要將這個玩具變成一台大功率的、實用的機器，還需要很多年的時間。瓦特在這些充滿了困難、沮喪和挫折的歲月裡再不能「單幹下去了」，而需要從他的朋友那裡得到一切幫助和鼓勵。

　　第三章　科學家的成功之路

　　1.尋求資本支持

　　從設想到現實之間，有著一條漫長而艱險的道路。對於瓦特來說，在經過了一系列的科學實驗之後，現在到了把他的蒸汽機推向市場的時候了。因此，他的當務之急，是尋求一位既有商業頭腦，又有經濟實力的合作者，來作為他的堅強後盾。

　　已故的H.W.迪金森博士曾經大膽地猜測說，假如瓦特早意識到在他的發明被實際應用之前，就不得不解決那麼多令人望而生畏的技術問題，那麼他極可能在一開始就會放棄這項發明，鑒於他很容易變得意志消沉而失去信心，這是完全可能的事。

　　瓦特儘管是一位具有實踐經驗的能工巧匠，然而，他所從事的工作範圍，正像他自己在倫敦的經歷所表明的那樣，只不過是製作儀器而已，而且這種行業和與其工作性質十分相近的鐘錶製造行業之間，相互嚴密封鎖，閉關自守，要想進入他們的作坊是極端困難的，同時，行業的秘訣在他們那裡也是控制相當嚴的。因此，這種行業對於外界實際上沒有什麼影響，而在那裡機械工程這項新奧的工藝和行業則正在競爭中誕生。18世紀中葉的那些高明的鐘錶匠和儀器製作師所製作的一些精確、雅致和複雜的珍品，與同一時期的那些機械安裝工的工藝粗糙的製品相比，其差異之大，幾乎使人不可能相信乃是同一時代的產品。在這個時候，瓦特還從來沒有見過一台真正的紐科門式發動機，因此，也就不難理解為什麼他對於擺在他面前的困難，竟然毫無所知。

　　紐科門式發動機成功的秘訣，在於他和他的助手們本身都是作坊機匠，因而機器是由他們設計和研製的，製造出一台機器，嚴格地受到他們能力的限制。詹姆斯·瓦特卻不是這樣，他錯誤地設想，由作坊技匠們去放大一個儀器製作師的模型，是不會有任何困難的。

　　讓人們來考慮，把瓦特對他當時的技術設備所提出的嚴格要求，與托馬斯。紐科門所提出的要求相比較一下，雖然分離式冷凝器是瓦特最重大的一項發明，並且是他的蒸汽發動機的關鍵特徵，但在這種情況下，無論是把它作為一個部件來製造，還是把它應用於發動機，都不是最大的困難所在。即使在當時，把這種分離式冷凝器應用於一台不同類型的傳統的紐科門式發動機，本來並不是很困難的。其實，後來有很多紐科門式發動機通過這種方法進行了改裝，從而在熱效率方面，有了明顯的改善，不過這些改裝有時是無視瓦特專利權的。

　　正像瓦特的第一個模型所表明的那樣，他所設想的各類改進措施超出了分離式冷凝器本身，他決心要把汽缸保持在與蒸汽相同的溫度上。他認識到蒸汽在汽缸裡凝聚，雖然是紐科門式發動機效率低的最主要的原因，但決不是惟一的原因。另外的原因則是紐科門用了一種底部開口的汽缸，以及運用冷空氣作為動力。在發動機的每一動力衝程中，這種冷空氣在把活塞壓下去的同時，也使得汽缸冷卻下來，因此，瓦特決定用蒸汽取代空氣。雖然他的早期試驗已使他瞭解到高壓蒸汽具有膨脹力，但致使做出這一決定的，卻是他對提高熱效率的探求，而不是對利用這種動力的構思。在這裡強調這一點是極其重要的。

　　儘管他預想到了放入的蒸汽壓力不會大於大氣壓力，但從製造的觀點來看，這一改革卻包含著紐科門曾經回避過的巨大的技術困難。紐科門由於使用了底部開口的汽缸，因而能夠使活塞面保持少量的水，並在需要時通過管子和關閉閥把水隊注入箱裡補充進去。這部分水起了密封作用，以彌補粗糙的汽缸膛和配合不良的活塞的缺陷。在一個密封的汽缸裡使用蒸汽，則不能採用這些原始但卻有效的權宜之計。活塞杆要伸出汽缸的一端，就必須使用某種形式的氣體汽密填料函或密封套，而且因為決不可能用水來密封，所以活塞必須一點不漏氣地安裝在汽缸內。後來證明這是所有問題中最棘手的問題，因為它提出了比當時通常的工藝標準高得多的要求。

　　瓦特於1765年4月在寫給他最初時期的一位朋友林德博士的信中說道：「除了這台發動機之外，我對任何別的事物都可以一概不加考慮。」然而，約瑟夫。布萊克和約翰。羅比森的積極性也絲毫不亞于這位發明家本人，不過他們的社會背景完全是學術性的，這就使得瓦特的這兩位科學界的朋友，對將會遇到的實際技術問題毫無思想準備。正是由於布萊克把瓦特介紹給了他的朋友約翰·羅巴克博士，才使他在漫長而又艱辛的成功之路上邁開了腳步。羅巴克是卡倫煉鐵廠的創始人，堪稱蘇格蘭工業革命之父。他們因相識而各自所受的裨益，對瓦特來說要多於羅巴克。

　　約翰·羅巴克（1718—1794）是謝菲爾德市一位刀匠的兒子。與他同名的孫子，由於對政府在進行克裡米亞戰爭的問題上提出了不信任案，曾使阿伯丁勳爵的政府倒了台，後來由帕默斯頓勳爵執政，從此，他成了這個城市大名鼎鼎的激進派議員。羅巴克在萊頓學醫，畢業之後，於1745年開始在伯明翰開業行醫。然而，他最大的興趣卻是在化學方面，並且在自己家裡配備了一個實驗室。正是由於這一共同興趣，最終才使布萊克和羅巴克走到一起來了，但是，布萊克的研究是純學術性的，而羅巴克的研究則限於應用化學方面，從而使他投身於工業生涯。

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