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航母上的淡水是如何來的?

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航空母艦上面都裝有海水淡化系統(tǒng),可以為全艦官兵提供非常充足的淡水其實(shí)不只是航母,今天的許多大型商船和游輪上也都裝有海水淡化系統(tǒng),而軍艦由于其特殊的職能,通常都是安裝海水淡化系統(tǒng)的 。如此一來只要燃料充足,軍艦的上的淡水就不會缺乏,在戰(zhàn)時也不用靠岸補(bǔ)給淡水 。從20世紀(jì)50年代以后隨著科技的發(fā)展,海水淡化技術(shù)越來越成熟,在已經(jīng)開發(fā)的二十多種淡化技術(shù)中,蒸餾法、電滲析法、反滲透法都達(dá)到了工業(yè)規(guī)?;a(chǎn)的水平,而在軍艦上主要是采用“蒸餾法”和“反滲透法”,咱們先說反滲透法 。
“反滲透法”聽起來非常簡單,但講解它還是比較復(fù)雜 。反滲透法是利用一種半透膜來過濾海水的,這種半透膜只允許液體通過的,不允許任何固體通過 。很多人認(rèn)為,反滲透法就是簡單地通過向海水加壓,強(qiáng)迫海水通過半透膜,從而過濾掉海水中的鹽分等物質(zhì),進(jìn)而得到可以引用的淡水 。但這種理解并不全面,反滲透法主要是依靠海水和淡水的密差來完成海水的淡化工作的 。
首先,要使用半透膜將海水與淡水分隔開的 。在通常情況下,淡水通過半透膜擴(kuò)散到海水一側(cè),從而使海水一側(cè)的液面逐漸升高,直至一定的高度才停止,這個過程為滲透 。此時海水一側(cè)高出的水柱靜壓稱為滲透壓,而如果對海水一側(cè)施加一大于海水滲透壓的壓力,那么海水中的純水將反滲透到淡水中 。(反滲透法原理示意圖)采用這種方式可以用極小的能耗換來大量純凈的淡水,節(jié)能也因此成為反滲透法最大的優(yōu)勢 。
反滲透法的能耗僅為電滲析法的1/2,蒸餾法的1/40,因此有許多中小型軍艦都搭載反滲透海水淡化系統(tǒng) 。畢竟一般軍艦上的電力都是來自柴油發(fā)電,如果海水淡化設(shè)備消耗的電力過多,勢必會影響軍艦的續(xù)航能力,所以耗電較少的反滲透法成為許多軍艦的首選 。而一些中小型航母也會選擇使用反滲透設(shè)備 。但是反滲透法也有一個比較大的缺點(diǎn),就是效率有點(diǎn)低,跟不上大型的航母的用水節(jié)奏 。
以美國布什號航母為例,布什號上搭載有艦員3200人,航空聯(lián)隊2480人,這么多人的用水量是非常巨大的 。(美軍航母艦員在甲板上搞BBQ)除此以外,航母自身運(yùn)轉(zhuǎn)也需要消耗大量的淡水,例如航母的蒸汽彈射就是一個用水大戶,蒸汽彈射所使用的水必須是淡水 。還有航母要定期進(jìn)行應(yīng)對核輻射演習(xí),需要大量的淡水進(jìn)行洗消作業(yè) 。
(航母甲板正在進(jìn)行洗消作業(yè),航母上的一切用水都必須使用淡水)而且反滲透法成本較高,需要經(jīng)常對半透膜進(jìn)行清洗和更換,維護(hù)繁瑣 。目前航空母艦上主要使用蒸餾法淡化海水,蒸餾法的原理非常容易理解,就是通過加熱蒸發(fā)海水從而得到純凈的淡水 。蒸餾法的優(yōu)勢在于效率高,可在很短的時間內(nèi)就獲得大量的淡水,缺點(diǎn)則是能耗大,對于一般軍艦來說很不友好 。

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