辽宁舰出海前要用10小时烧开60吨水,美军核航母要多久?
答:
我们挨个说。先说辽宁舰。
一,辽宁舰的动力采用的是蒸汽轮机。其原理,是重油锅炉烧热水(重油锅炉就是以重油为燃料),然后继续烧,在高压密闭环境下,水会被继续加热,沸点升高,产生数百度的高压高温水蒸汽。
然后这些高温高压水蒸汽会被引入汽轮机做功,推动汽轮机转动。通过汽轮机的水蒸汽称为乏蒸汽,可以继续利用其热能用于供热,比如烧烧暖气之类。
乏蒸汽经过余热利用之后,会被重新冷凝成为水,继续泵送到加热锅炉中产生高温高压水蒸汽,如此循环。
然后,汽轮机开始转动之后,通过变速箱把其动力连接到主轴,就可以推动螺旋桨转动,轮船就可以产生推力了。
还有一点,那就是全舰的电力。舰艇的电力供应,也可以采用汽轮机动力,引出一部分来带动发电机,也可以另外装个辅助动力,比如装个柴油机连接发电机,供给全舰电力。
具体到辽宁舰,电力系统采用了双保险,平时使用汽轮发电机,另外安装了柴油发电机为辅助动力。万一汽轮发电机因为故障挂了,柴油发电机就顶上来。
常规动力航母在靠泊维修补给的时候,可以使用岸上接来的电力。这样是可以慢慢把锅炉停掉的。
而从冷启动到满动力,辽宁舰确实需要10个小时左右,才能达到锅炉满负荷运行出力。
这一点,听起来挺漫长的,其实呢,所有以重油锅炉+蒸汽轮机为动力的船只,都是这么个启动过程。往前推,以前的燃煤锅炉那就更慢了,还需要人力来铲煤呢。
二,核动力航母。
核动力航母的动力是采用的核燃料堆,里面是一根一根的核燃料棒,每根核燃料棒长度在4米,直径1厘米,外壳是金属锆合金。里面塞满了浓度大概百分之三的铀235核燃料。
然后把好多核燃料棒放一起,用中子轰击,U235就会发生裂变,同时产生热量,同时又会产生一些新的中子。
核燃料堆要想在单位时间内发出更多的热量(意味着更大的功率),那就多塞点燃料棒。想降低功率,就提起一部分燃料棒,这样单位时间内发热就会减少。
燃料棒发热之后,用导热介质流入燃料堆芯,把热量带出来。同样,用水来做这个活儿。
但是,核燃料堆的核反应,会产生核辐射。为了避免把全舰都变成核污染区,核动力堆会采用一回路二回路三回路来解决这个问题。
一回路,产生高温高压水蒸汽。这些高温高压水蒸汽,会流经一个热交换器,把热量传给二回路。
二回路里面的水经过热交换器,得到热量,推动蒸汽轮机做功。
三回路里面的水是海水或者淡水,作用是冷凝二回路里面的水。
通过这样的方式,把一回路和二回路里面的水实行物理隔离,保证核辐射安全。
所以你看,核动力舰艇,照样采用的是烧热水的方式来提供动力。而且还需要整个一回路二回路,多麻烦。
可是人家的好处在于,核燃料的能量密度大,一千克铀235裂变释放出的热量等于2700吨煤燃烧放出的热量!
而一公斤标准煤燃烧的热量是7000大卡。重油燃烧的热量大概是11000大卡。
我们按照这个比值换算一下,一公斤U235裂变的热量大概等于1700吨重油燃烧的热量!
而辽宁舰一次最多能携带多少重油呢?这个数据网上就有,大概6000吨到8000吨之间。就以8000吨来算。
8000吨重油的热量和4.7公斤U235裂变的热量相当!
所以,核动力航母的一大优势,就在于可以省下携带常规燃料的空间,用于携带更多的航空燃油,或者装载更多的舰载飞机,弹药。
这样也就更具作战能力。
三,核动力航母烧开水需要多久
如果都是冷启动,那么同样功率的核动力航母和常规航母烧开水的效率差不多。
核动力堆的特点,就是平时基本上不停。
核动力堆启停一次,非常麻烦。比常规动力烧锅炉要多费许多功夫。
所以核动力舰艇有热停堆,冷停堆之分。比如平日的靠泊,基本都是热停堆。
用一个很形象的比喻,热停堆就等于开汽车之后,发动机发动了,原地不动,怠速运行。
这样需要出发的时候,可以很快就把功率提升上来,开船出发!
冷停堆,则就相当于熄火拔钥匙了,此时核动力堆中的导热介质会温度逐步下降,直到达到常温。这种情况多用于长期停泊或者设备故障需要大检修。
冷停堆之后重新启动,那是需要很长时间的。比如核动力舰艇冷停堆之后,再进行启动,也是需要很长时间来达到满功率运行的。
这个时间,往往也在10几个小时!
和常规动力航母冷启动是差不多的!
这就是这个问题的答案。是不是出乎意料?
好了,就写到这里吧。
本文文字由 诗云历史 原创,写于 寄寄斋。
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