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。