第358章 尺蒸汽帆船 (第1/2页)

谈及蒸汽机，体积大小总是个绕不开的话题。在宋毅骋所处的年代，蒸汽机火车的车头看似庞大，实际上那只是用来烧蒸汽的锅炉罢了。真正发挥关键作用，产生推力让火车前行的蒸汽机活塞部分，其实并不大——长度不过两米，直径也仅仅六十厘米。

因为是辅助动力，所以在帆船上的应用并不需要太大的功率。几十马力，甚至几马力便足以应对大多数情况。这样的蒸汽机，其气缸、曲轴和活塞部分的大小，甚至还没有一个12马力的单缸柴油机来得大。

以这80尺的帆船为例，蒸汽机作为辅助动力，全船仅需50匹马力便完全可以应对。因为在正常航行的情况下，螺旋桨几乎派不上用场，风帆的速度已然足够。辅助螺旋桨主要是在万一出现意外情况，比如误入无风带或者离港时才会启用。

这个难度甚至比设计可折叠螺旋桨的技术难度还要小。既然是辅助动力，螺旋桨的尺寸也就可以相应缩小。直径一尺便足够使用，关键在于桨叶要能够折叠，这样在依靠风帆航行时，便可以减小水下的阻力。

正因为所需的马力小，所以用来产生高压蒸汽的锅炉也就不需要太大。一个两米长的锅炉便足够使用。锅炉小了，自然消耗的煤炭也就相应减少。

“老爷，那需要多少煤啊？若是锅炉终日不熄灭，恐怕…”金三儿担忧的说道。

“好，那我们就来粗略计算一下…”

假设要把一千克的水从常温25°c烧开至沸腾点100°c，那么就需要计算水吸收的热量。这个热量主要由两部分组成：

粗略的算算，可以使用比热容来计算，水的比热容大约是 4.186 kJ\/(kg·°c)。因此，加热1kg水从25°c到100°c所需的能量可以用以下公式计算：

q = m * c * Δt

也就是所需的热量，单位焦耳，=质量，单位千克*水的比热容4.186 千焦kJ\/(kg·°c)* 温度差75摄氏度。

那么让1千克水达到100度，所需的热量就是1kg * 4.186K J\/(kg·°c) * 75°c= 313.95千焦

当然了，使水在100°c沸腾所需的汽化潜热，这个有标准答案，那就是标准大气压下约需要2260 kJ\/kg，也就是说这1千克开水还需要这么多热量才能气化。

所以，理论上让1千克水变成水蒸气需要的总热量是313.95千焦加上2260 kJ，共2573.95千焦。

假设宋毅骋所有煤炭都是标准煤的热值，也就是说1千克煤炭完全燃烧时所释放的热量是7000大卡或者千焦，千焦大于2573.95千焦，而且是10几倍。那么理论上1千克煤能让10千克以上的水完全变成水蒸气。

当然了，理论只是理论，实际上受到热量损失和锅炉效率的影响，只有部分热量能用于产生蒸汽。

“老爷，这？小的听不懂啊？”金三抓挠着头发。

“没关系，这个薄珏来处理就行。”说着宋毅骋看向薄珏，见他点头，说明他是能理解的了的。

下一步，就需要计算运转蒸汽机，每小时需要多少煤，但在此之前，需要先计算需要多少千克的蒸汽。

首先要知道，标准大气压下的饱和蒸汽，气化所需的热量是2260 kJ\/kg，增压会降低这个数值，大概在2倍大气压下，蒸汽的汽化潜热是2200，4倍大气压下是2132。差距不大，所以就按照标准气压下的2260计算就可以了。

假设蒸汽机马力为100马力，换算成功率也就是等于瓦。

再次假设蒸汽机的效率为10%。

那么蒸汽机每小时做的功就是：

瓦x 3600秒\/小时 = 焦耳\/小时

由于蒸汽机的效率是10%，所以实际上需要从蒸汽中吸收10倍于此的能量，那么结果就是每小时需要焦耳的能量。

最后，可以使用这个能量值来计算所需的蒸汽质量：

所需蒸汽能量 ÷ 蒸汽的汽化潜热 = 所需蒸汽质量

焦耳\/小时 ÷ 焦耳\/kg = 1170.7 kg\/小时

所以就是说，100马力的蒸汽机，每小时需要1170千克的蒸汽。

那么持续产生1170千克的水蒸气，需要多少煤呢，之前的1千克煤能让10千克水完全变成水蒸气，这里的水是25度，