形成海洋溫差能的源頭

時(shí)間：2022-09-28 21:32:28 科普知識(shí) 我要投稿

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形成海洋溫差能的源頭

　　溫差是指物體溫度的高低差別數(shù)值。按所取平均方法不同可分為算術(shù)平均溫差和對(duì)數(shù)平均溫差。下面是小編為大家整理的形成海洋溫差能的源頭是什么，僅供參考，歡迎閱讀。

形成海洋溫差能的源頭

　　一、形成海洋溫差能的源頭是什么

　　源頭是太陽能。在各種海洋能之中，海洋溫差能屬于海洋熱能，其能量的主要來源是蘊(yùn)藏在海洋中的太陽輻射能。海洋溫差能具有儲(chǔ)量巨大以及隨時(shí)間變化相對(duì)穩(wěn)定的特點(diǎn)，因此，利用海洋溫差能發(fā)電有望為一些地區(qū)提供大規(guī)模的、穩(wěn)定的電力。

　　二、海洋溫差能

　　海洋溫差能的利用主要是溫差發(fā)電。早在1881年，法國物理學(xué)家阿松瓦爾（J.D′Arsonval）就提出了海洋溫差發(fā)電的設(shè)想。直到1929年才由法國工程師克勞德（G.Claude）建立起試驗(yàn)裝置，證實(shí)了海洋溫差發(fā)電的可能性。但是當(dāng)時(shí)限于技術(shù)、材料和資金等諸多問題，未能真正建造海洋溫差發(fā)電站。

　　又過去了半個(gè)多世紀(jì)，到1979年，世界出現(xiàn)第二次石油危機(jī)，美國能源部不惜重金在太平洋中心海洋溫差條件最佳的夏威夷著手進(jìn)行海洋熱能轉(zhuǎn)換，由夏威夷自然能源實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)，利用一艘268噸的海軍駁船安裝海洋溫差發(fā)電試驗(yàn)臺(tái)。

　　采用液氨為工質(zhì)，以閉式朗肯循環(huán)方式，完成了中間介質(zhì)法的海洋溫差發(fā)電，設(shè)計(jì)功率50千瓦，實(shí)際發(fā)電53.6千瓦，減去水泵等自耗電35.1千瓦，凈輸出功率18.5千瓦，占總功率的34%。當(dāng)時(shí)表面海水溫度28℃，海深663米的冷水溫度為7℃。為此，美國政府決定繼續(xù)向萬千瓦級(jí)海洋溫差發(fā)電努力。

　　美國的試驗(yàn)結(jié)果，引起了日本、英國、法國、瑞典、荷蘭等國的興趣。1981年，日本東京電力事業(yè)公司在南太平洋的瑙魯島也建起了一座100千瓦的海洋溫差發(fā)電裝置。

　　接著1990年又在鹿兒島建起了一座兆瓦級(jí)的同類電站。日本這兩座海洋溫差發(fā)電裝置都是岸式電站，鹿兒島取用370米深處的海水為15℃，因此，再利用柴油發(fā)電的余熱將表面海水加溫到40℃，使溫差達(dá)到25℃。

　　三、海洋溫差能分類

　　根據(jù)所用工質(zhì)及流程的不同，一般可分為開式循環(huán)、閉式循環(huán)和混合式循環(huán)，接近實(shí)用化的是閉式循環(huán)方式。

　　該系統(tǒng)主要由、冷凝器、蒸發(fā)器、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)組等。

　　真空泵將系統(tǒng)內(nèi)抽到一定真空，起動(dòng)溫水泵把表層的溫海水抽入蒸發(fā)器，由于系統(tǒng)內(nèi)已保持有一定的真空度，所以溫海水就在蒸發(fā)器內(nèi)沸騰蒸發(fā)，變?yōu)檎羝�。蒸汽�?jīng)管道由噴嘴噴出推動(dòng)汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。從汽輪機(jī)排出的廢汽進(jìn)入冷凝器，被由冷水泵從深層海水中抽上的冷海水所冷卻，重新凝結(jié)為水，并排入海中。在該系統(tǒng)中作為工質(zhì)的海水，由泵吸入蒸發(fā)器蒸發(fā)到最后排回大海，并未循環(huán)利用，故該工作系統(tǒng)稱為開式循環(huán)系統(tǒng)。

　　在開式循環(huán)系統(tǒng)中，其冷凝水基本上是去鹽水，可以做為淡水供應(yīng)需要，但因以海水作工作流體和介質(zhì)，蒸發(fā)器與冷凝器之間的壓力非常小，因此必須充分注意管道等的壓力損耗，同時(shí)為了獲得預(yù)期的輸出功率，必須使用極大的透平（可以和風(fēng)力渦輪機(jī)相比）。

　　1.閉式循環(huán)

　　閉式循環(huán)系統(tǒng)不以海水而采用一些低沸點(diǎn)的物質(zhì)（如丙烷、異丁烷、氟利昂、氨等）作為工作流體，在閉合回路中反復(fù)進(jìn)行蒸發(fā)、膨脹、冷凝。因?yàn)橄到y(tǒng)使用低沸點(diǎn)工作流體，蒸汽的壓力得到提高。

　　系統(tǒng)工作時(shí)，溫水泵把表層溫海水抽上送往蒸發(fā)器，通過蒸發(fā)器內(nèi)的盤管把一部分熱量傳遞給低沸點(diǎn)的工作流體，例如：氨水從溫海水吸收足夠的熱量后，開始沸騰并變?yōu)榘睔猓ò睔鈮毫s為9.5×10^4Pa）。氨氣經(jīng)過汽輪機(jī)的葉片通道，膨脹作功，推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)。汽輪機(jī)排出的氨氣進(jìn)入冷凝器，被冷水泵抽上的深層冷海水冷卻后重新變?yōu)橐簯B(tài)氨，用氨泵把冷凝器中的液態(tài)氨重新壓進(jìn)蒸發(fā)器，以供循環(huán)使用。

　　閉式循系環(huán)統(tǒng)的工作流體要根據(jù)發(fā)電條件（渦輪機(jī)條件、熱交換器條件）以及環(huán)境條件等來決定。已用氨、氟利昂、丙烷等工作流體，其中氨在經(jīng)濟(jì)性和熱傳導(dǎo)性等方面有突出優(yōu)點(diǎn)，很有競爭力，但在管路安裝方面還存在一些問題。

　　閉式循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：

　　(1)、可采用小型渦輪機(jī)，整套裝置可以實(shí)現(xiàn)小型化；

　　(2)、海水不用脫氣，免除了這一部分動(dòng)力需求。其缺點(diǎn)是：因?yàn)檎舭l(fā)器和凝汽器采用表面式換熱器，導(dǎo)致這一部分體積巨大，金屬消耗量大，維護(hù)困難。

　　2.混合循環(huán)

　　該系統(tǒng)基本與閉式循環(huán)相同，但用溫海水閃蒸出來的低壓蒸汽來加熱低沸點(diǎn)工質(zhì)。這樣做的好處在于減少了蒸發(fā)器的體積，可節(jié)省材料，便于維護(hù)。

　　從海洋溫差發(fā)電設(shè)備的設(shè)置形式來看，大致分成陸上設(shè)備型和海上設(shè)備型兩類。陸上型是把發(fā)電機(jī)設(shè)置在海岸，而把取水泵延伸到500～1000米或更深的深海處。例如1981年11月，日本在太平洋赤道地區(qū)的瑙魯共和國修建的世界上第一座功率為100千瓦的岸式熱能轉(zhuǎn)換站，即采用一條外徑為0.75米、長1250米的聚乙烯管深入580米的海底設(shè)置取水口。這種設(shè)置形式很有發(fā)展前途。海上型是把吸水泵從船上吊掛下去，發(fā)電機(jī)組安裝在船上，電力通過海底電纜輸送。海上設(shè)備型又可分成三類，即浮體式（包括表面浮體式、半潛式、潛水式）、著底式和海上移動(dòng)式。例如，1979年在美國夏威夷建成的“mini OTEC”發(fā)電裝置，即安裝在一艘268噸的海軍駁船上，利用一根直徑0.6米、長670米的聚乙烯冷水管垂直伸向海底吸取冷水。

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