海水能够直接转换成饮用水。常用的方法有两种。一种是通过反渗透膜把盐分除去。还有一种是蒸馏法。
反渗透膜技术装置占地较小,操作简便,尤其适合一般单位,船只、海岛、部队使用。缺点是产量较小。
蒸馏法较为适合大型专业处理厂装备,优点是不需损耗昂贵的反渗透膜,材料成本低,缺点是占地较大。
两种方法共同的缺点是能源消耗都很大。在海上虽然海水是无限的,但能源却是有限的,为了生产饮用水就必须多携带和消耗燃料油。
有一种情况下能源几乎不用担忧。就是利用核能。在核电站附近建立海水淡化厂已经开始常见。在核动力潜艇和航空母舰上海水淡化是一件轻而易举的事情。
航空母舰内如何实现海水淡化的
军舰上的水淡化技术比较成熟的有低压蒸馏及膜透法
由于航母上的汽轮机在冷却时有大量的热能,所以一般采用蒸馏法
将海水加热变成水蒸气,水蒸气冷凝过虑后得到淡水
渗透膜由于价钱比较贵,所以军舰上一般不用
清洗航母甲板时,用的什么水?
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清洗航母甲板必须使用淡水,驱逐舰和巡洋舰在清洗甲板时用的也是淡水。尽管对远洋舰队来说,淡水是珍贵的资源,但在大型补给船的支持下,用于舰船维护保养的淡水还是能够及时供给的。如果舰队出海太远,补给船无法频繁的进行物资补给,还可以采用海水淡化的方法来获得淡水。美国航母上都安装了海水淡化装置,尽管淡化成本非常高,但相比于造价六七十亿美金,整个服役周期维护费用几百亿的航母来说,这些费用都只是小菜一碟。因此航母上定期会出现,水手们拿着墩布清理航母甲板的画面。
在远海大洋航行,人和舰船都需要长期面对高温高盐高腐蚀的条件。人可以通过定期的轮换休息和训练来适应环境,老水手在船上的感觉和在平地没什么区别。但舰船只要下了水,基本就始终和海水相伴了,直到它报废的时候。
如何妥善的应对海水对舰船钢材的腐蚀,往往需要使用专业的舰船钢材。其中航母钢材要求最高,不仅要适应海况,还要承受舰载机的起降。美国航母甲板上的一根钉子就价值数千美元,可以说是寸土寸金的地方。为了更好的保障航母,世界各国都很重视大型补给船,打造出了数万吨的补给船来支撑航母舰队。因此海上的清洗工作基本上都是用淡水,有专门用于清洁甲板的淡水储备,还有专业的防锈保障用品。美国航母还有海水淡化设备,开足马力,一天能过滤出几十吨的淡水。
如果航母等舰船回到港口,就可以进行全方位的检查和保养。海上照顾不到的一些舰船细节,可以在港口充分的进行维护和防锈处理,到了一定的年限,还会重新回到造船厂进行整体检查,更换较大的损耗件。
航母是战略级武器,能用得起它的国家都不会吝啬那一点淡水,都是尽量用最好最适合的方法来维护它。
航母上的淡水是如何来的?
航空母舰上面都装有海水淡化系统,可以为全舰官兵提供非常充足的淡水其实不只是航母,今天的许多大型商船和游轮上也都装有海水淡化系统,而军舰由于其特殊的职能,通常都是安装海水淡化系统的。如此一来只要燃料充足,军舰的上的淡水就不会缺乏,在战时也不用靠岸补给淡水。
从20世纪50年代以后随着科技的发展,海水淡化技术越来越成熟,在已经开发的二十多种淡化技术中,蒸馏法、电渗析法、反渗透法都达到了工业规模化生产的水平,而在军舰上主要是采用“蒸馏法”和“反渗透法”,咱们先说反渗透法。
“反渗透法”听起来非常简单,但讲解它还是比较复杂。反渗透法是利用一种半透膜来过滤海水的,这种半透膜只允许液体通过的,不允许任何固体通过。
很多人认为,反渗透法就是简单地通过向海水加压,强迫海水通过半透膜,从而过滤掉海水中的盐分等物质,进而得到可以引用的淡水。但这种理解并不全面,反渗透法主要是依靠海水和淡水的密差来完成海水的淡化工作的。
首先,要使用半透膜将海水与淡水分隔开的。在通常情况下,淡水通过半透膜扩散到海水一侧,从而使海水一侧的液面逐渐升高,直至一定的高度才停止,这个过程为渗透。
此时海水一侧高出的水柱静压称为渗透压,而如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的压力,那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。(反渗透法原理示意图)
采用这种方式可以用极小的能耗换来大量纯净的淡水,节能也因此成为反渗透法最大的优势。
反渗透法的能耗仅为电渗析法的1/2,蒸馏法的1/40,因此有许多中小型军舰都搭载反渗透海水淡化系统。毕竟一般军舰上的电力都是来自柴油发电,如果海水淡化设备消耗的电力过多,势必会影响军舰的续航能力,所以耗电较少的反渗透法成为许多军舰的首选。而一些中小型航母也会选择使用反渗透设备。
但是反渗透法也有一个比较大的缺点,就是效率有点低,跟不上大型的航母的用水节奏。以美国布什号航母为例,布什号上搭载有舰员3200人,航空联队2480人,这么多人的用水量是非常巨大的。(美军航母舰员在甲板上搞BBQ)
除此以外,航母自身运转也需要消耗大量的淡水,例如航母的蒸汽弹射就是一个用水大户,蒸汽弹射所使用的水必须是淡水。还有航母要定期进行应对核辐射演习,需要大量的淡水进行洗消作业。
(航母甲板正在进行洗消作业,航母上的一切用水都必须使用淡水)
而且反渗透法成本较高,需要经常对半透膜进行清洗和更换,维护繁琐。
目前航空母舰上主要使用蒸馏法淡化海水,蒸馏法的原理非常容易理解,就是通过加热蒸发海水从而得到纯净的淡水。
蒸馏法的优势在于效率高,可在很短的时间内就获得大量的淡水,缺点则是能耗大,对于一般军舰来说很不友好。但是对于航空母舰而言,蒸馏法就比较适用。
尤其是核动力航母,其搭载的核反应堆可以航母提供非常过剩的电力,因此核动力航母无需考虑电力消耗。