核潛艇為何用飽和蒸汽而航母多用過熱蒸汽?

2020-12-05 匈奴狼山

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。

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  • 過熱蒸汽為什麼不好用?過熱蒸汽與工業生產(一)
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    蒸汽發生器也叫蒸汽鍋爐,大概概述就是利用熱能把水加熱升溫到100度以上,水燒開沸騰就會產生水蒸氣,這個就叫蒸汽,這樣的一種設備就叫蒸汽發生器。蒸汽發生器有燃煤,燃氣,電,燃油等幾種加熱方式,用電簡單方便,乾淨衛生。
  • 【飽和蒸氣】【飽和蒸汽】
    ;與水處於平衡狀態的蒸汽叫飽和蒸汽。飽和蒸氣的外延大於飽和蒸汽,飽和蒸汽是飽和蒸氣的一種。從全國科學技術名詞審定委員會網站,能檢索到「飽和蒸氣」、「飽和蒸汽」。《辭海》只收「飽和蒸氣」,不收「飽和蒸汽」。《中國大百科全書》第2版全文檢索,「飽和蒸氣」出現20次,「飽和蒸汽」出現10次。
  • 過熱蒸汽危害知多少
    毋庸置疑,過高的蒸汽溫度會加大蒸汽系統(包括管道、閥門、壓力容器、用汽設備等)的安全隱患,也會使得工藝加溫過程因溫度超高而引起爆炸事故的風險大幅增加。舉例,對於飽和蒸汽,將蒸汽壓力控制在1.0Barg時,蒸汽溫度為120℃,物料的加熱溫度最高也不超過120℃,但對於1.0Barg/220℃的過熱蒸汽而言,物料被加熱達到200℃的「爆炸溫度」就很正常了。
  • 低壓飽和蒸汽的餘熱利用
    2.2 高效整體齒輪箱式蒸汽透平餘熱發電及拖動的解決方案高效整體齒輪箱式飽和蒸汽透平可應用於各種蒸汽減溫減壓及蒸汽冷凝回收等工藝,回收常規過熱蒸汽汽輪機不能利用的飽和蒸汽能量,特別是能利用接近常壓的低品位放空飽和蒸汽(一般2bar以上),單機功率範圍100-5000kW,回收的能量既可以用於發電也可以用於驅動水泵、風機、壓縮機等設備。
  • 什麼是飽和蒸汽?
    飽和蒸汽是指飽和狀態下的蒸汽,是由氣體分子之間的熱運動現象造成的。
  • 使用過熱蒸汽真的節能嗎?
    針對這個問題,孚雷德願與大家進行如下分享:過熱蒸汽傳熱係數極低 過熱蒸汽放熱過程分釋放顯熱和潛熱兩個階段。相比釋放潛熱,釋放顯熱耗時長,釋放熱能少。而且,在換熱器表面的過熱蒸汽釋放熱量降溫時,遠離換熱表面的過熱蒸汽很難釋放熱能,這是因為過熱蒸汽與空氣一樣,導熱係數很低。因此,過熱蒸汽的傳熱係數遠小於飽和蒸汽。
  • 什麼是飽和蒸汽《CSSD問答時間》
    文章編號:120什麼是飽和蒸汽 當蒸汽和蒸汽中的液態水兩者之間,在某個穩定的壓力和溫度下,不發生相互物態變化。專業的說法是:水的氣化率等於凝結率,通俗點的說法是:液態水和蒸汽的含量達到一個固定比值不變,我們稱這樣狀態的水蒸汽為飽和狀態。飽和蒸汽中液態水很小,它是在不斷的氣化和凝結的狀態中,是肉眼無法觀測的,但它的含量,是可以用某些專用的蒸汽檢測儀器檢查出來的。 蒸汽根據性質不同可分為飽和蒸汽、溼飽和蒸汽、過飽和蒸汽和不飽和蒸汽等。
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  • 是誰騙了您的蒸汽?蒸汽發生器這樣測更準!
    蒸汽是「水蒸氣」的簡稱。根據壓力和溫度對各種蒸汽的分類為:飽和蒸汽,過熱蒸汽。蒸汽主要用途有加熱或加溼;還可以產生動力,作為機器驅動等。飽和蒸汽是我們對水加熱所能直接得到的蒸汽。飽和蒸汽的溫度和壓力、密度是一一對應的,一個大氣壓力下的蒸汽溫度就是100℃。
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    很多企業現在都是外購蒸汽,大家都會覺得買來的蒸汽壓力越高、溫度越高,熱量就越多,實際使用起來就會更節約蒸汽,更划算,真的是這樣嗎?我們帶你繼續進入蒸汽的世界。其實現在電廠輸送過來的蒸汽大部分都是過熱蒸汽,過熱蒸汽的壓力高,這樣蒸汽的比容更小,密度就更大,同一管徑就可以輸送更多的蒸汽。而過熱蒸汽由於有更高的過熱度,所以輸送過程中的冷凝也會更少,熱損失相應更低。所以我們蒸汽輸送的原則就是過熱輸送、飽和使用。
  • 神秘的飽和蒸汽壓!-氣體滅火漫談
    石崢嶸:理解了飽和蒸汽壓,就可以更透徹的理解氣體滅火系統!想真正了解氣體滅火,就必須了解飽和蒸汽壓。飽和蒸汽壓是指在密閉條件中,在一定溫度下,與液體或固體處於相平衡的蒸汽所具有的壓力。同一物質在不同溫度下有不同的飽和蒸汽壓,並隨著溫度的升高而增大。
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  • 蒸汽發生器結構形式
    0.1MPa(飽和溫度120℃)。特點:底部燃燒器;最大2t/h可免檢F系列蒸汽發生器冷態下啟動,能在2分鐘內對外供應要求的蒸汽,完全做到隨用隨開,沒有啟動過程的燃料損失,也很少有停爐後的散熱損失。每一種規格的發生器都有與其配套的泵,用來控制為消除局部過熱產生的高溫,防止水垢的積聚。