回到梁山之后,王伦的第一件事就是电令登州,派遣一艘海鱼号炮艇在预定的时间抵达桑干河出海口,到时候杨林会带着裴宣等人前往汇合,登船参观,夯实饮马川的结盟信心。
然后就是一系列的工作简报。
其中有已经试产的自行车等落地“小”发明,也有立项一年多、还在持续攻关的蒸汽机拖拉机等“大”发明的最新进展,不一而足。
不过,有四项发明研究、基建工程对于生产力和战斗力的提升更被王伦关注。
首当其冲的,就是即将完工的h20三号重力坝,h20是“混凝土结构、高度20米”的缩写。
去年h20二号坝建成之后,巩秋官带领的水利工程科在复盘工程技术时,发现自己钻了一个牛角尖。
为了提高水库的额定功率,一味的堆高坝体,而忽略了除流量之外的另一个关键变量,也就是水头,只是要求水位落差,并没有说水头就一定与堤坝本身的高度有关。
只要通过一个全程满水的管道,将水引向低海拔的发电机,用喷嘴推动冲击水车,就相当于水库和引水管里的水形成了一个整体,自然就可以获得这个落差的静水压带来的功率。
经过反复模拟论证之后,今年的h20三号水库就直接建在一个海拔高度六十多米的狭小山谷,总宽度只有二十五米,高度二十米,引水管进水口位于坝体中间,设计二十四小时不间断流量为0.15立方米每秒。
通过球墨铸铁管道将水引向与进水口落差有四十米的位置,中间只沿山体转了一个大弯,总水头就有了五十米,前后端连线角度近乎四十五度角,因为管道转了一个大弧度,导致全长接近九十米。
利用斜坡重力加速度公式反推,要在这个角度下维持0.15立方米每秒的流量,管道口径设定为直径二十五厘米。
水头落差五十米,出水端就需要承受将近五个大气压,按照材料研究所和工程研究所的实验数据,只需要六毫米厚的球墨铸铁管,而出于冗安的考量,则采用了八毫米的铸铁管。
如此一来,九十米的引水管也就用掉了球墨铸铁不到4.5吨,即使加上中间固定并增强承压的钢筋混凝土“镇墩”和“支墩”,也没有用掉5吨球墨铸铁。
而h20三号重力坝因为横跨长度只有之前两座重力坝的百分之六十多一点,直接节省了钢筋将近一百吨。
但是原本的水头波动在十九米左右,现在的总水头却有将近五十米,即使各种因素干扰导致有效水头只有四十多米,那额度功率最低也是之前的两倍,即使只是两倍也达到了劲,将近6罡的水力输出功率。
以现在冲击水车整合交流电发电机的整机发电效率,已经能够稳定在百分之七十以上,也就是说至少有4罡(相当于40千瓦)以上的发电量。
按照目前的定义,每“度”电,相当于1“罡时”(十倍于历史标准),一天可以发电将近100“度”。
而电炉炼钢,目前的工艺是熔化1吨废钢,需要用电将近50“度”。
也就是这个h20三号重力坝的“引水型发电站”,每天的发电量已经足够一个微型炼钢电炉、外加一个小型电解车间的使用了。
而引水管都是采用了五米规格的“承插式管道”,也就是前端开口略大于后端,留出一个“承插式接口”,只需要垫入一个硬质复合胶圈,将另一根管道的后端插入,就可以轻松连接超长的管道,并且既牢固又密封。
这样一个性价比超高的方案,自然是得到了管委会的全力支持。
现在h20三号重力坝已经基本完工,等到静置稳固化之后,最晚九月份就可以试运行了。
如果一切顺利的话,管委会还有一个预定的方案,那就是在今年的十月份,开展一个大会战,把最早的三个土石坝拆除,全部换成钢筋混凝土的h10重力坝,以前的混凝土芯墙固定桩完全可以继续留用。
换算下来,三座h10重力坝的钢筋混凝土用量加起来,也才跟一座h20重力坝差不多。
而最初的这三座坝本来海拔就高,设计八小时工作流量为0.1立方米每秒,采用十五厘米的引水管,去除损耗之后,有效水头分别约为30米、25米和20米,发电功率为2罡、1.67罡、1.33罡。
最初的一号水库的设计发电量一下子提高了三倍左右,反超了另外两个改建水库。
至此,梁山公社就形成了一个六座重力坝集群,每年九个月的发电期,预计总发电量超过“度”,对于梁山公社这种小微型产学研一体化的试验场,已经足够有余了。
何况,这还只是水力发电,还有火力、风力发电机可填补枯水封冻期的用电需求。
这完全得益于队伍越来越庞大的本土科研队伍,制度优势和劳动人民的力量,展现得淋漓尽致。
第二个突破性进展,就是以潘金莲和屠小鹿为首的生化研究所的成果了。
虽然生化研究所还没有切分,但已经形成了生物方向和化学方向的两大组。
生物组由潘金莲挂帅、屠小鹿负责,最初的工作任务是动物实验、生物安全、公共卫生等方面的研究,屠小鹿等人还专门拜了李遇春为师,接受医药方面知识的教育。
自打显微镜问世之后,生物组的工作成果就呈现出井喷式增长,可惜绝大多数成果并不能公之于众,只有少数几篇论文发表在《科学》和《自然》期刊上。
其中,硝化细菌的发现,就揭开了硝土、也就是硝酸钾形成的秘密。
原来,氨水或尿液是通过硝化细菌转化成硝酸钾的。
到现在为止,大家都还不知道氨水和硝酸根里面的那个“硝”元素,其实就是占空气百分之七十的“氮”,所以硫酸铵化肥也只是被称为“氨肥”而非“氮肥”。
虽然如此,但是在发现了硝化细菌的作用之后,潘金莲就主导了一个全新实验:
【生物塔】硝酸制备实验。
这是一个历史轨迹里并没有出现的研究,但刚好适配梁山目前的科技图谱。
同步多方案的研究,进行了一年多时间,历经数千个方案的试错,目前总算是在实验室里得到了一个比较成熟的方案:
通过稀释氨水反复的喷淋清洗,成功的在多孔陶制培养皿上,培养出硝化细菌形成的细菌膜,然后再培养扩大规模。
将这种培养皿分层置于密闭生物塔内,顶部喷淋稀释氨水,这个最佳浓度已经在以前的硝田得到验证了。
氨水水雾喷洒在硝化细菌培养皿上,底部用陶管鼓入氧气或空气,让硝化细菌直接转化成稀硝酸或少量的硝酸铵。
最初的方案就是想这样直接转化成硝酸,后来发现,形成劣质硝酸后,硝化细菌在酸性环境中不能存活。
经过反复试错,发现还是需要间歇性喷淋氨水,期间根据酸碱度检测结果,夹杂喷洒石灰石粉末,也就是碳酸钙,用来控制酸碱度,这才解决了硝化细菌凋亡的难题。
现在的成熟步骤就是:
喷淋器中加入定量的稀氨水,反复进行喷淋,氨水通过多孔培养皿滤过层滴到下面一层,塔底收集到液体后,每4小时一次,通过导流管返回顶部再次喷淋。
这个过程中,底部持续利用陶管鼓入大量空气,不仅增加了氧化反应,空气鼓入过程中还能减缓反应液滴流的速度。
最后一次滴流结束,切换导流管阀门,将混杂了稀硝酸和硝酸钙的溶液密闭导入蒸馏装置,收集高浓度的硝酸。
剩下的硝酸钙溶液,几乎呈现为中性,经过农业处的初步试验,也是一种优质肥料,接下来会由钱春妹带组研究如何结晶成固体颗粒。
为了持续稳定的生产,基本上一个周期是3天转化、2天休养稳定菌膜。
通过实验室数据推算,一个高度2.5米、直径1米的硝酸制备生物塔,一个工作日可以得到高浓度硝酸3公斤左右。
一个周期五天有三个工作日,产量9公斤,抛开可能影响的因素,保守估计的产量也有6公斤,也就是平均每天1.2公斤的高浓度硝酸。
看似产量不大,但是却解决了三个问题。
一个就是绕开硝田的土地限制,直接可以通过厂房建立多个生物塔来联动生产。
另外就是绕过了硝酸钾置换的过程。
还有,就是开辟了一个“生物塔”反应的研究方向。
当然了,这个实验才刚刚有了初步成果,要等到落实成规模化、工业化生产,还需要更多的时间。