舰用蒸汽轮机简介

克虏伯火炮

SHIROREIZUKU 发表于 2020-11-6 14:02
另外，蒸汽参数和蒸汽轮机的输出功率有什么关系呢？如果使用较低温度压强的蒸汽，要想达到同等输出功率，蒸 ...

主蒸汽参数，对输出功率的影响是次要的，影响输出功率最大的因素是蒸汽流量。
简单类比就是航空发动机。涡轮前温度与输出推力没有太直接的关系，影响推力的最主要因素是空气流量。

蒸汽轮机是将高温蒸汽所蕴含的热能，转化成机械能输出的。而蒸汽热能，是焓值乘以蒸汽质量。
通过汽水热力性质表可以查到，其实7MPa/510摄氏度的蒸汽，跟15MPa/510摄氏度的蒸汽，比焓相差不大。而且同样温度的蒸汽，其实是高压蒸汽的比焓略小于低压蒸汽的比焓。
而蒸汽质量流量，就跟蒸汽所蕴含的热能成正比了。所以蒸汽流量才是影响输出功率的最大因素。

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[quote]SHIROREIZUKU 发表于 2020-11-6 14:02

另外，蒸汽参数和蒸汽轮机的输出功率有什么关系呢？如果使用较低温度压强的蒸汽，要想达到同等输出功率，蒸 ...

以二战期间主蒸汽参数较低的意大利BB，和主蒸汽参数最高的德国BB为例：

前者主蒸汽温度325℃，压力25个大气压（2.45MPa）。查表可以知道其蒸汽比焓为3065千焦/千克左右。

后者主蒸汽温度475℃，压力5.4Mpa，查表其蒸汽比焓为3340千焦/千克左右。

虽然主蒸汽参数越高，就越可能达到更高的热效率。但蒸汽比焓和热效率的差别，也就会产生10-20%的输出功率差别罢了。

而蒸汽流量不同所导致的功率差别，则是接近正比关系，即100%级别。

也就是说，对于常规的火力蒸汽动力系统，主蒸汽参数高低对输出功率的影响是次要因素，影响不大。

对于常规的火力蒸汽动力系统，影响输出功率最大的因素是蒸汽流量。

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再简单说说常规火力蒸汽动力（过热蒸汽）和核动力（饱和蒸汽）的区别。
这个问题，首先就得说水的三相点，也就是临界点。
水（H2O）的临界点是374.3摄氏度、约22.1MPa。对于几乎所有核动力舰船来说，用的都是压水堆核反应堆。其一回路冷却剂是液态水。受到水（H2O）临界点的限制，其最高温度不可能达到临界温度（374.3摄氏度）.
二回路是通过与一回路进行热交换提高温度的，所以二回路冷却剂（同样是H2O）的温度更不可能达到 临界温度（374.3摄氏度），一般只有330摄氏度以下。

温度达到330摄氏度、没有过热度的水蒸气（压力在8MPa左右），查表可知，其比焓在2900千焦/千克左右，比意大利BB所用的“低压”过热蒸汽的比焓还小。

再加上饱和蒸汽蒸汽轮机的内效率比不上过热蒸汽的蒸汽轮机。所以就是：核动力蒸汽轮机动力系统，发出同样功率的前提下，其所需要的蒸汽流量要比使用过热蒸汽的汽轮机更大一些。

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还有一个影响因素，是饱和蒸汽的热力性质导致的：
饱和蒸汽在透平中放热、热能转换成机械能的过程中，会迅速产生大量液态水滴。液态水滴会冲击蒸汽涡轮叶片，产生“汽蚀”，对叶片不利。所以采用湿蒸汽的蒸汽轮机，必须进行数级再热或者除湿，在提高汽轮机内效率的同时，改善涡轮叶片的工作条件。

SHIROREIZUKU

谢谢克虏伯前辈科普，那本舰船锅炉文件也找到了。

SHIROREIZUKU

还有一件事，请看一下这张昭和造船史给出的日本锅炉列表，其中锅炉重量这里似乎有异常，大和的锅炉有一些异常，所以我对这张表信息的准确性有多少产生了怀疑

SHIROREIZUKU

可以提供日本海军锅炉发展以及各种锅炉参数的准确数据吗？还有英国、美国、德国、法国、意大利和苏俄等锅炉和蒸汽轮机的数据去哪里找？

克虏伯火炮

SHIROREIZUKU 发表于 2020-11-7 02:19
谢谢克虏伯前辈科普，那本舰船锅炉文件也找到了。

找到就好。
那个资料我也忘了在哪个硬盘或者U盘里了，昨天没找到，还想今天继续找呢。你找到了我就放心了。

你那个日本锅炉的表，确实有问题。它是被节选了，而且其中“重量”一栏，实际上是“比重量”，即马力/吨。

克虏伯火炮

SHIROREIZUKU

还有根据此表，苍龙和翔鹤的锅炉可以看做是同一种型号的锅炉吗，成本造价上苍龙/金刚的锅炉会比翔鹤便宜吗？
金刚用八台这种锅炉，但是为什么只有136000马力，平均单台17000马力，是因为没装够过热器等锅炉辅助设备还是轮机性能不够？
金刚的动力系统和翔鹤的造价各是多少（金刚二改和翔鹤应该是同年代的没有通货膨胀），可以列举一下日本大型战舰（战列舰、航母、重巡）的动力系统造价吗？

克虏伯火炮

SHIROREIZUKU 发表于 2020-11-7 10:45
还有根据此表，苍龙和翔鹤的锅炉可以看做是同一种型号的锅炉吗，成本造价上苍龙/金刚的锅炉会比翔鹤便宜吗 ...

这个我没有...

希佩尔•林德曼

如果换用超临界或者超超临界机组能提升功重比吗

克虏伯火炮

希佩尔•林德曼 发表于 2022-9-9 11:18
如果换用超临界或者超超临界机组能提升功重比吗

能。
不过到目前为止，没有任何一艘军舰采用了超临界参数的蒸汽动力。原因包括价格、可靠性和热效率等方面。
在热效率方面，因为军舰主机功率有限，采用超临界压力的话，透平叶片高度就会很小，导致漏汽损耗增加，热效率反而可能不及初压略低的蒸汽轮机。

希佩尔•林德曼

克虏伯火炮 发表于 2022-9-23 10:24
能。
不过到目前为止，没有任何一艘军舰采用了超临界参数的蒸汽动力。原因包括价格、可靠性和热效率等方 ...

如果使用沸水堆呢

克虏伯火炮

希佩尔•林德曼 发表于 2022-9-26 15:06
如果使用沸水堆呢

理论上，沸水堆可以得到超临界参数的蒸汽。但这样的“沸水堆”已经不叫做“沸水堆”了，而是现在仍在研发的第四代核反应堆之一：超临界水堆。
超临界水堆同样存在“由于主蒸汽体积流量较小，导致高压级涡轮叶片过短、增大漏汽损失”的问题。

另外，既然 超临界水堆 在陆地电站仍未得到应用，距离军舰上获得使用的那一天，就更远了（实际上几乎是不可能的）。

希佩尔•林德曼

kaka 发表于 2014-8-13 23:23
好文，邮轮史论坛的那一篇船用蒸汽机发展简谈也不错，可惜论坛登不上去了，可惜了。 ...

请问邮轮史论坛还在吗

希佩尔•林德曼

克虏伯火炮 发表于 2020-11-7 06:22

话说，要是这么看，岛风的高压锅炉在付出可靠性代价后，只可能提高了单位体积的输出，功重比没有明显优势

希佩尔•林德曼

克虏伯火炮 发表于 2022-9-23 10:24
能。
不过到目前为止，没有任何一艘军舰采用了超临界参数的蒸汽动力。原因包括价格、可靠性和热效率等方 ...

不过德佬WWII时蒸汽温度就达到580了吧，大概主要是压强不足（国内很多超临界机组还没580）