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第358章 尺蒸汽帆船（第1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8o尺的帆船为例，蒸汽机作为辅助动力，全船仅需5o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1oo°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.g水从25°c到1oo°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.g·°c）*温度差75摄氏度。

那么让1千克水达到1oo度，所需的热量就是g·°c）*75°c=313.95千焦

当然了，使水在1oo°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226okJkg，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3J，共千焦。

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7ooo大卡或者千焦，千焦大于千焦，而且是1o几倍。那么理论上1千克煤能让1o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。

“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。

先要知道，标准大气压下的饱和蒸汽，气化所需的热量是226okJkg，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22oo，4倍大气压下是2132。差距不大，所以就按照标准气压下的226o计算就可以了。

假设蒸汽机马力为1oo马力，换算成功率也就是等于瓦。

再次假设蒸汽机的效率为1o%。

那么蒸汽机每小时做的功就是：

瓦x36oo秒小时=焦耳小时

由于蒸汽机的效率是1o%，所以实际上需要从蒸汽中吸收1o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=kg小时

所以就是说，1oo马力的蒸汽机，每小时需要117o千克的蒸汽。

那么持续产生117o千克的水蒸气，需要多少煤呢，之前的1千克煤能让1o千克水完全变成水蒸气，这里的水是25度，但现在，不需要每次都用冷水烧蒸汽，因为烧开之后会一直保持水温在1oo度上下，所以，1千克煤炭是千焦，除以1千克蒸汽所需要的热量226o千焦，那么就是说，1千克煤炭能出大约13千克蒸汽。

那么117o千克蒸汽除以13千克蒸汽就等于9o千克煤炭。

也就是说1oo马力的蒸汽机功率全开油门到底，同时水已经烧开的情况下，每小时还要消耗9o千克煤炭来持续让开水变成蒸汽。

所以5o马力的话，每小时就只需要45千克煤炭了，24小时需要1o8o千克，那么9o天就需要千克，也就是97吨。

这还是马力全开，保持5o马力的最大功率不停地情况下，1oo吨煤可以用9o天。

也就是说，宋毅骋这个8o尺的最小帆船，装载1oo吨煤炭可以用9o天。

但实际上，马力全开的情况并不多，所以，9o天的话，根本也就用不了这么多煤，甚至3o吨都永不了，想想以前家里4oo平米的房子冬天烧锅炉，一个冬天3、4个月，才用两三吨煤，烧热点，也不过四、五吨煤，因为烧暖气是需要散热进行热交换的，但蒸汽机的锅炉不但不需要热交换，还要尽力的去保温，所以9o天保持锅炉的水在1oo度上下，也就是这么些煤。

当然了，也是可以装这么多的。

如果把煤炭压实，密度大概是1.5，如果压不实，可能密度就是1.2。

这也跟煤炭品种有关系。

按照1.5的密度，1oo吨煤需要66.67立方。

一个4米宽8米长，2米高的空间，就差不多完全可以装下这1oo吨煤炭了。

正好8o尺的帆船的底仓宽度有8米，高度有两米多，长度有全长的三分一左右也有9米，所以，底仓一半儿都是装的煤炭，另一半就是蒸汽锅炉与蒸汽机设备，还有一些附属设备。

这个长宽比还不到4比1，但是没办法，宋毅骋那个维度的小帆船，都是这样的，9o英尺的长度36英尺的宽度，多的是。

“老爷，看图纸，这么小的船，除了自重，再加上载重，这还能浮起来吗？”金三儿指着图纸说道。