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发动机常被描述为现代交通的心脏。人们用它来驱动汽车、火车、轮船等交通工具,以更快的速度把人和货物送到目的地。
对于燃油发动机来说,限制其功率的决定性因素之一是其尺寸,因为较大的发动机通常比较小的发动机能燃烧更多的燃油,产生更多的功率。
为了满足不同的需求,工程师往往会把发动机做得越来越大,以至于目前最大的活塞式发动机是mdashmdash瓦西兰的14缸RT-flex96C已经到了13.5米高,26.59米长,2300吨重的巨无霸。
瓦克西兰RT-flex96C,来源:大众力学
锡兰14缸RT-flex96C到底有多厉害?
Warceland RT-flex96C是芬兰Warceland公司开发的系列发动机,其中14缸版本是目前人类投入使用的最大的往复式发动机(即活塞式发动机)。
如果把14RT-flex96C放在面前,我们很难把它和发动机联系起来。它更像是一座金属制成的工业建筑。
最高的地方差不多有五层楼高。工程师维修发动机,就像维修大楼一样,需要各种电梯。
14RT-flex96C缸径近1m,行程2.5m以上,14个气缸每个排量1820升,可产生7780马力,满载运行可达107390马力。
很多人可能对107390马力没有概念。我们可以对比普通家用车mdashmdash一般家用车输出功率在100-150马力之间,而排量在1.5升左右。
当14RT-flex96C满负荷运行时,可以产生80,080千瓦的能量。如果一个普通的家用灯泡是60瓦,那么14RT-flex96C产生的能量足够130万个灯泡同时使用。
图:两名工人正在检查曲轴。
按照一个家庭有6个这样的灯泡计算,那么14RT-flex96C发动机可以满足22万户家庭的用电需求,相当于一个小县城的家庭数,也就是说,一个14RT-flex96C发动机可以照亮一个小县城。
瓦锡兰RT-flex96C系列的发动机都是烧重油的,14RT-flex96C也不例外。重油是指汽、柴油提取后剩余的重油,特点是价格低mdashmdash可能只有普通汽油的1/4。
照片:特殊活塞
不过,即便如此,14RT-flex96C的运行成本也一点不低。从它的参数不难发现,这是一个ldquo吞油巨兽rdquo。
14RT-flex96C每小时需要消耗13000升重油,差不多相当于6800美元,一天下来差不多要消耗16万美元。
你可能也想知道,制造这样一个庞然大物,这样一台耗油机器的目的是什么?
使用14RT-flex96C的超大型货船
要匹配这个超大型发动机,自然需要超大型车辆。目前一艘集装箱船mdash使用的是14RT-flex96C发动机;mdash艾玛middot马士基。
艾玛middot马士基是丹麦马士基航运公司耗资1.7亿美元建造的货轮,长397米,宽56米。相比之下,著名的泰坦尼克号只有269米长;
其重量超过17万吨,14RT-flex96C发动机的重量相当于这艘货船的1.35%左右。放ldquoRdquo放入体内后,其实看起来一点也不大。
摄影:艾玛middot马士基产于2006年。
其实艾玛middot马士基和它的七艘姊妹货轮是目前世界上最长的货轮。
它一次可以装15000个标准集装箱。标准集装箱尺寸为20英尺长,其标准尺寸为20 # 39;x 8 # 39x 8 # 39。
一个标准集装箱差不多能装14吨货物,也就是说艾玛middot马士基在一次运输中可以运载210,000吨货物。
图:标准集装箱
这种货机之所以要配备世界上最大的活塞式发动机,当然是因为它可以装载更多的东西,同时又有很好的速度。
艾玛middot马士基的巡航速度可以达到25.5节,这是海上运输的速度单位。一个结几乎相当于每秒0.5米,也就是Emma middot马士基的速度可以达到45.90 km/h。
相比之下,大多数集装箱船的最大设计航速一般只有24节。由于船舶的发动机在低于最大速度运行时可以节省燃料消耗,因此大多数集装箱船的航行速度在18至20节之间。简单来说,省油需要时间。
但是14RT-flex96C发动机最大的一个优点就是燃料能量转换率非常高,在最大经济模式下热效率超过50%。换句话说,它可以将50%的燃料能量转化为运动。
相比之下,普通私家车发动机的热效率只有25%-30%之间,而普通集装箱船的热效率很少超过40%。
这意味着艾玛middot马士基可以在不浪费太多燃料的情况下以更快的速度运行。同时,由于其超大的载重能力,可以提高其速度,大大降低运输成本。
换句话说,艾玛middot配14RT-flex 96c;马士基可以让船公司赚更多的钱,同时也更有竞争力。
有趣的是,这样的货船几乎没有多余的空间。它一次只搭载13名船员,最大载客量为3人。所有其他空间用于装载。
所以,虽然船大,发动机大,但也带来了更大的利益。
运费很低。
是运费最低的运输方式。很难想象,把同样重量的货物从美国港口运到中国港口的成本,与在中国港口用卡车把货物运到内陆地区的成本相等,甚至更低。但是海上走了一万多公里,而陆路只走了一千多公里。
由于内燃机的一些固有特性,提高效率实际上是非常困难的。在14RT-flex96C出现之前,人们根本不相信可以继续控制成本。
但事实证明,更大的创新总是会带来更高的效率。马士基航运公司拥有发动机最大的货轮,他们最多能把货物控制在每公斤一美元以内。
最后
像14RT-flex96C这种烧重油的发动机最大的缺点就是污染,因为重油的含硫比例很高,燃烧时会释放出污染环境的二氧化硫。
考虑到这台发动机每小时需要消耗13000升重油,我们不能忽视他们制造污染的能力。
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