軍艦遠赴大洋時如何淡化海水?

已服役的美國朱姆沃爾特級驅逐艦,圖片來自美國海軍。如果遠赴大洋或長時間潜行深海前,都自帶足够的淡水,那各型武器就沒地方安置了。另一個原因是,對航程較遠、連續航行時間較長的遠洋艦船來說,如果攜帶過多淡水,則淡水會因存儲時間過長而導致細菌污染變質。囙此,軍艦、潜艇和航母都自帶海水淡化裝置,這是必備的。

已服役的美國朱姆沃爾特級驅逐艦,圖片來自美國海軍。

各種驅逐艦還有核潜艇,它們的體型雖然都很大,但動輒十幾億美元以上的造價,想來也是寸土寸金。如果遠赴大洋或長時間潜行深海前,都自帶足够的淡水,那各型武器就沒地方安置了。

另一個原因是,對航程較遠、連續航行時間較長的遠洋艦船來說,如果攜帶過多淡水,則淡水會因存儲時間過長而導致細菌污染變質。

囙此,軍艦、潜艇和航母都自帶海水淡化裝置,這是必備的。

船上的救生艇,圖片來自Gary Glauberman

海水淡化並沒有很多人想得那麼複雜,舉一個例子,美國軍艦上的救生筏都自帶海水淡化裝置。現在,咱們來瞭解一下海水淡化的幾種管道。

真空的管道

不少人認為,艦艇上的海水淡化不難,無非就是用油換水,因為海水淡化屬於高能耗。

淡化海水是需要能源,但其實,並沒有我們想得那麼誇張。

原因如下,艦艇上的柴油發動機會源源不斷產生大量的餘熱,這些熱是有害的,需要時刻進行冷卻,既然如此,就可以使用發動機的餘熱來加熱海水,一舉兩得。

而加熱海水讓其沸騰,並非我們想像的需要加熱到100攝氏度,因為在93%的真空度下,海水在38.7攝氏度時就沸騰了。

囙此,艦船上海水淡化,其過程是這樣的。將海水抽上船,讓發動機的餘熱加熱到高於38.7攝氏度,接著將熱海水送到真空室,海水沸騰並迅速蒸發,將蒸汽冷卻,便得到了淡水。

此過程中,加熱海水並沒有消耗燃油,因為它是使用發動機的廢熱,它主要的耗能體現在那個抽真空的過程中。

使用真空淡化海水分為兩種方式,一是真空沸騰式,其主要過程如前面所言。二是多級閃蒸式。

多級閃蒸,其過程就是將熱海水連續噴入一個又一個接近真空的閃蒸室,熱海水瞬間汽化,將蒸汽冷卻得到淡水。

根據國際海水淡化協會的統計,截止2015年6月,利用各種海水淡化科技,全球每天有8680萬噸淡水被生產出來。而這其中,有很大一部分是利用多級閃蒸淡化出來的。

反滲透式

把新鮮蘿蔔放在濃鹽水裏,不久,蘿蔔會因為自身鹽濃度低而外界鹽濃度高而失水,這讓其外形變得乾癟,此過程叫做滲透。

反滲透就是滲透的逆過程。不同的是,反滲透需要能量。

如上圖,右邊是純水,而左邊是海水,那麼純水會通過中間的膜,自然滲透到左邊的海水裏,此過程是自發進行的,不需要能源。

如果想要把過程反過來,就需要注入能量。如上圖是在海邊這邊持續加壓,海水中的水分子會不斷地被擠入右邊,這就是反滲透的過程。

反滲透廣泛地應用於海水淡化和污水淨化等方面,其優點是能量消耗較低,因為整個過程中不涉及到加熱。近年來,反滲透淡化海水的科技,其能源消耗已經下降到每消耗3度電,得到1噸淡水左右。

除了淡化海水,現如今很多家庭使用的自來水淨化裝置也是利用反滲透的工作原理。

以上,咱們總的說了海水淡化的兩種方式,“真空式”和“反滲透式”,但其實,海水淡化的方法可謂是琳琅滿目,不下10種。而比較另類的,是“冷凍”的管道,海水結冰後,鹽會從冰裡面分離出來。只不過,“冷凍”的管道耗能大,且得到的淡水不是那麼的“淡”,也就是質量不佳。

最優質的海水淡化能把海水中絕大多數的礦物質都消除,這樣的淡水喝起來會因為沒有礦物而顯得淡而無味,若想要新增口感的話,需要在裡面添加相應的礦物質。

潜艇上的海水淡化

現在,我國的潜艇都有海水淡化裝置。但這只是現在,若回到二十多年前,情况則大不一樣。

這也可以理解,那時的中國,首要的任務是有沒有潜艇,有沒有核潜艇,以及有沒有潜射飛彈,而潜艇官兵們有沒有漱口的水,洗澡的水,那時還不屬於最緊迫的任務。

根據央廣軍事對一些潜艇老兵的採訪,我們得知,早期我國潜艇上沒有海水淡化裝置。長時間潜航時,潜艇兵們每天早晨只能拿著小茶缸去分水,那就是一天喝的水。如果想“洗澡”了,潜艇兵會用小水壺去接空調運轉時產生的冷凝水,一滴再一滴,接滿一壺後,五六個人分著“洗”——也就拿毛巾沾水擦一下身體而已。

而有了海水淡化裝置後,現在的潜艇兵們每週都可以洗一次澡,當然這得在敵情不緊張的時候。

從這方面來說,海水淡化對於我們的意義,也許沒什麼。但對於廣大的潜艇官兵來說,就是天上和地下的區別了!

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