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第 6 章 狄塞爾與柴油機:高壓壓燃的熱效率極限#

6.3 柴油發動機征服重工業:大型遠洋輪船、鐵路機車與重型卡車的絕對主宰#

6.3.1 船用柴油機:一場技術再演#

1910 年代丹麥的 Burmeister & Wain(B&W)率先建造船用柴油機;1912 年 B&W 的 Selandia 號成為世界首例遠洋柴油動力船之一。二戰之後,船用二衝程低速柴油機(MAN Diesel & Turbo 與 Wärtsilä、Doosan 含 B&W 授權)成為世界船隊的預設心臟。

  • 尺寸級:現代低速二衝程機(如 Wärtsilä RT-flex96C)缸徑近一米、功率可逾 8 萬 kW(10 餘萬 hp);
  • 燃煤到重油:柴油機可燒殘渣燃料油(HFO),每噸海里的運輸能耗遠低于蒸汽艦——集裝箱船的經濟學由此消長(全球貿易的「運費 ρ」下降正是全球化最重要的工程基礎)。

6.3.2 鐵路軸承:內燃化取代蒸汽#

1930 年代聯合太平洋 M-10000、GM E 系機車等使美國鐵路批量內燃化;1949–1960 年間美國乾淨地(1950s末期)汰換殆盡蒸汽機車(賓州鐵路的 T1 蒸汽巨獸亦屬末代嘗試)。歐陸則自 1950s 起以柴油+電力傳動為主流:

  • 電力傳動(diesel-electric):柴油機發電、電機牽引,扭矩控制自由,鐵路動力的標準體系由此定型;
  • 同一思想延伸到 1930s 潛艇(柴油+電池潛航),並孕育 9.2 的核潛艇動力供需(核 Submit艇也在「柴電基準」之上)。

6.3.3 公路與工程機械:道路的柴油化#

應用 柴油化理由
長途卡車 高扭低轉、燃料便宜、長壽命
工程機械(挖土機、壓路) 扭力曲線好用
農用拖拉機 田間維護簡單
發電站/潛艇/坦克 大功率、低燃耗、油料可存

也有令世人撕心的另一面:德國坦克與潛艇均依賴柴油;蘇聯 T-34 的高死柴油 V-2 引擎(1939–)以「抗擊不打火」後援成為戰場生命耐度的奇蹟。動力機器的軍用議題,是第 8 章(噴射引擎)全民動員的前奏。

6.3.4 前因後果#

  • 前因:1897 機+B&W 船用工程+石油重油副產的深産鏈。
  • 事件:1912 Selandia、1930s–50s 鐵路內燃化、二戰柴油與坦克經濟。
  • 後果:柴油機統治輪船、鐵路、重卡與發電備機;然而,船用大型化與功率流的效率天花板即將被「旋轉流動機械」的蒸渦(第 7 章)與 10 章 CCGT 重新揭範。

下一章:第 7 章 查爾斯·帕森斯與蒸汽渦輪機