[科普中国]-军舰远赴大洋时如何淡化海水？

已服役的美国朱姆沃尔特级驱逐舰，图片来自美国海军。

各种驱逐舰还有核潜艇，它们的体型虽然都很大，但动辄十几亿美元以上的造价，想来也是寸土寸金。如果远赴大洋或长时间潜行深海前，都自带足够的淡水，那各型武器就没地方安置了。

另一个原因是，对航程较远、连续航行时间较长的远洋舰船来说,如果携带过多淡水，则淡水会因存储时间过长而导致细菌污染变质。

因此，军舰、潜艇和航母都自带海水淡化装置，这是必备的。

船上的救生艇，图片来自Gary Glauberman

海水淡化并没有很多人想得那么复杂，举一个例子，美国军舰上的救生筏都自带海水淡化装置。现在，咱们来了解一下海水淡化的几种方式。

真空的方式

不少人认为，舰艇上的海水淡化不难，无非就是用油换水，因为海水淡化属于高能耗。

淡化海水是需要能源，但其实，并没有我们想得那么夸张。

原因如下，舰艇上的柴油发动机会源源不断产生大量的余热，这些热是有害的，需要时刻进行冷却，既然如此，就可以使用发动机的余热来加热海水，一举两得。

而加热海水让其沸腾，并非我们想象的需要加热到100摄氏度，因为在93%的真空度下，海水在38.7摄氏度时就沸腾了。

因此，舰船上海水淡化，其过程是这样的。将海水抽上船，让发动机的余热加热到高于38.7摄氏度，接着将热海水送到真空室，海水沸腾并迅速蒸发，将蒸汽冷却，便得到了淡水。

此过程中，加热海水并没有消耗燃油，因为它是使用发动机的废热，它主要的耗能体现在那个抽真空的过程中。

使用真空淡化海水分为两种方式，一是真空沸腾式，其主要过程如前面所言。二是多级闪蒸式。

多级闪蒸，其过程就是将热海水连续喷入一个又一个接近真空的闪蒸室，热海水瞬间汽化，将蒸汽冷却得到淡水。

根据国际海水淡化协会的统计，截止2015年6月，利用各种海水淡化技术，全球每天有8680万吨淡水被生产出来。而这其中，有很大一部分是利用多级闪蒸淡化出来的。

反渗透式

把新鲜萝卜放在浓盐水里，不久，萝卜会因为自身盐浓度低而外界盐浓度高而失水，这让其外形变得干瘪，此过程叫做渗透。

反渗透就是渗透的逆过程。不同的是，反渗透需要能量。

如上图，右边是纯水，而左边是海水，那么纯水会通过中间的膜，自然渗透到左边的海水里，此过程是自发进行的，不需要能源。

如果想要把过程反过来，就需要注入能量。如上图是在海边这边持续加压，海水中的水分子会不断地被挤入右边，这就是反渗透的过程。

反渗透广泛地应用于海水淡化和污水净化等方面，其优点是能量消耗较低，因为整个过程中不涉及到加热。近年来，反渗透淡化海水的技术，其能源消耗已经下降到每消耗3度电，得到1吨淡水左右。

除了淡化海水，现如今很多家庭使用的自来水净化装置也是利用反渗透的工作原理。

以上，咱们总的说了海水淡化的两种方式，“真空式”和“反渗透式”，但其实，海水淡化的方法可谓是琳琅满目，不下10种。而比较另类的，是“冷冻”的方式，海水结冰后，盐会从冰里面分离出来。只不过，“冷冻”的方式耗能大，且得到的淡水不是那么的“淡”，也就是质量不佳。

最优质的海水淡化能把海水中绝大多数的矿物质都消除，这样的淡水喝起来会因为没有矿物而显得淡而无味，若想要增加口感的话，需要在里面添加相应的矿物质。

潜艇上的海水淡化

现在，我国的潜艇都有海水淡化装置。但这只是现在，若回到二十多年前，情况则大不一样。

这也可以理解，那时的中国，首要的任务是有没有潜艇，有没有核潜艇，以及有没有潜射导弹，而潜艇官兵们有没有漱口的水，洗澡的水，那时还不属于最紧迫的任务。

根据央广军事对一些潜艇老兵的采访，我们得知，早期我国潜艇上没有海水淡化装置。长时间潜航时，潜艇兵们每天早晨只能拿着小茶缸去分水，那就是一天喝的水。如果想“洗澡”了，潜艇兵会用小水壶去接空调运转时产生的冷凝水，一滴再一滴，接满一壶后，五六个人分着“洗”——也就拿毛巾沾水擦一下身体而已。

而有了海水淡化装置后，现在的潜艇兵们每周都可以洗一次澡，当然这得在敌情不紧张的时候。

从这方面来说，海水淡化对于我们的意义，也许没什么。但对于广大的潜艇官兵来说，就是天上和地下的区别了！