瀚海狼山(匈奴狼山)不止一次的提到,大多數5萬噸級以上的航母採用蒸汽動力,而目前的正規大型核潛艇其實接近100%是蒸汽動力。不過航母和核潛艇上的蒸汽卻有所區別,航母上多用過熱蒸汽包括常規動力航母用鍋爐燒出來的也是過熱蒸汽;而核潛艇上多用飽和蒸汽。那麼兩者有什麼本質不同,核潛艇上為何一定要強調用飽和蒸汽呢?首先需要理解什麼是飽和蒸汽,先有飽和蒸汽才有過熱蒸汽。蒸汽自然是水加熱蒸發產生。自然環境和人工封閉環境都可以讓水蒸發。比如人身上的汗水幹了,洗滌的溼衣服晾乾,地面上的雨水消失,海水蒸發成浮雲甚至颱風。這些都是自然的蒸發現象。而用水壺燒開水,或用燒杯加熱液體,都會產生人工蒸發現象。如果把這個蒸發空間完全封閉,可以承受較大的蒸汽壓力,
這就是高壓鍋爐甚至是核反應堆蒸汽發生器內產生的蒸發現象。當液體在有限的密閉空間中蒸發時,液體分子通過獲得能量,逃逸出液面進入上面的氣體空間,就屬於蒸發成蒸汽分子。蒸汽分子處於自由的布朗運動中。當部分蒸汽分子的熱動能下降,會再次落入液面被捕獲,重新成為水分子;而此時會有更多的蒸汽分子繼續獲得能量逃逸出液面再次成為蒸汽分子;在液體持續受到加熱能量的情況下,逃逸的蒸汽分子超過再次回到液面的分子;因此液面以上空間的蒸汽分子的密度就會不斷的增大。當蒸汽分子的密度增加到一定的程度就不會繼續增大,蒸發成蒸汽分子和回到液體中的分子的總數達到了動態平衡。此時的蒸汽就叫做飽和蒸汽,而蒸汽下面的液體就叫做飽和液體。此時加熱如果繼續持續的話。蒸汽區下方如果還有液體,那麼這種蒸汽就叫做溼飽和蒸汽。
如果加熱持續,當封閉空間內的液體全部蒸發成蒸汽,這種蒸汽就叫做幹飽和蒸汽。看到這裡要敲黑板、劃重點了。特別注意:任何蒸汽從不飽和到溼飽和;再到幹飽和的過程,溫度是不增加的!如果幹飽和蒸汽再繼續加熱,則開始變成過熱蒸汽。那麼過熱蒸汽和飽和蒸汽有什麼各自的優點呢?過熱蒸汽的優點是,過熱蒸汽攜帶的單位能量更大,其內部壓力大溫度高;綜合熱效率高;乾燥速率也快。比如小鷹級航母的8臺鍋爐燒出的過熱蒸汽,出口壓力高達8.4兆帕,也就是84個以上的大氣壓,或者說單平方釐米84公斤的壓力,而溫度高達510攝氏度,因此可以為4臺蒸汽輪機提供高達28萬的軸馬力。推動小鷹級的最高航速高達33節以上!這個強勁動力所有的尼米茲級都沒有超過。但是飽和蒸汽的內部溫度卻沒有那麼誇張,反應堆2迴路的蒸汽壓力只有4兆帕左右,蒸汽溫度只有240攝氏度。
甚至飽和蒸汽即使再加壓到9兆帕,超過小鷹號鍋爐8.4兆帕的出口壓力,其飽和蒸汽的內部溫度也不過310攝氏度,距離小鷹號鍋爐過熱蒸汽的510度整整差了200攝氏度。飽和蒸汽隱含的熱能和熱效率都低於過熱蒸汽,但是飽和蒸汽容易自然凝結,內部溫度和壓力會自然下降。這一點;反倒特別適合新型核潛艇的自循環系統。核潛艇大部分時間都是追求低噪音航行,同時慢慢給電池組充電。即使水下戰鬥中被相互發現需要短時間飆高速。也是主要消耗電池組的電能。因此飽和蒸汽循環特別適合核潛艇。