形成海洋溫差能的源頭

時間：2022-09-28 21:32:28 科普知識我要投稿

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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值。按所取平均方法不同可分為算術平均溫差和對數平均溫差。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藏在海洋中的太陽輻射能。海洋溫差能具有儲量巨大以及隨時間變化相對穩定的特點，因此，利用海洋溫差能發電有望為一些地區提供大規模的、穩定的電力。

　　二、海洋溫差能

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

　　又過去了半個多世紀，到1979年，世界出現第二次石油危機，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行海洋熱能轉換，由夏威夷自然能源實驗室負責，利用一艘268噸的海軍駁船安裝海洋溫差發電試驗臺。

　　采用液氨為工質，以閉式朗肯循環方式，完成了中間介質法的海洋溫差發電，設計功率50千瓦，實際發電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%。當時表面海水溫度28℃，海深663米的冷水溫度為7℃。為此，美國政府決定繼續向萬千瓦級海洋溫差發電努力。

　　美國的試驗結果，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電裝置。

　　接著1990年又在鹿兒島建起了一座兆瓦級的同類電站。日本這兩座海洋溫差發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，再利用柴油發電的余熱將表面海水加溫到40℃，使溫差達到25℃。

　　三、海洋溫差能分類

　　根據所用工質及流程的不同，一般可分為開式循環、閉式循環和混合式循環，接近實用化的是閉式循環方式。

　　該系統主要由、冷凝器、蒸發器、汽輪機、發電機組等。

　　真空泵將系統內抽到一定真空，起動溫水泵把表層的溫海水抽入蒸發器，由于系統內已保持有一定的真空度，所以溫海水就在蒸發器內沸騰蒸發，變為蒸汽。蒸汽經管道由噴嘴噴出推動汽輪機運轉，帶動發電機發電。從汽輪機排出的廢汽進入冷凝器，被由冷水泵從深層海水中抽上的冷海水所冷卻，重新凝結為水，并排入海中。在該系統中作為工質的海水，由泵吸入蒸發器蒸發到最后排回大海，并未循環利用，故該工作系統稱為開式循環系統。

　　在開式循環系統中，其冷凝水基本上是去鹽水，可以做為淡水供應需要，但因以海水作工作流體和介質，蒸發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，同時為了獲得預期的輸出功率，必須使用極大的透平（可以和風力渦輪機相比）。

　　1.閉式循環

　　閉式循環系統不以海水而采用一些低沸點的物質（如丙烷、異丁烷、氟利昂、氨等）作為工作流體，在閉合回路中反復進行蒸發、膨脹、冷凝。因為系統使用低沸點工作流體，蒸汽的壓力得到提高。

　　系統工作時，溫水泵把表層溫海水抽上送往蒸發器，通過蒸發器內的盤管把一部分熱量傳遞給低沸點的工作流體，例如：氨水從溫海水吸收足夠的熱量后，開始沸騰并變為氨氣（氨氣壓力約為9.5×10^4Pa）。氨氣經過汽輪機的葉片通道，膨脹作功，推動汽輪機旋轉。汽輪機排出的氨氣進入冷凝器，被冷水泵抽上的深層冷海水冷卻后重新變為液態氨，用氨泵把冷凝器中的液態氨重新壓進蒸發器，以供循環使用。

　　閉式循系環統的工作流體要根據發電條件（渦輪機條件、熱交換器條件）以及環境條件等來決定。已用氨、氟利昂、丙烷等工作流體，其中氨在經濟性和熱傳導性等方面有突出優點，很有競爭力，但在管路安裝方面還存在一些問題。

　　閉式循環系統的優點是：

　　(1)、可采用小型渦輪機，整套裝置可以實現小型化；

　　(2)、海水不用脫氣，免除了這一部分動力需求。其缺點是：因為蒸發器和凝汽器采用表面式換熱器，導致這一部分體積巨大，金屬消耗量大，維護困難。

　　2.混合循環

　　該系統基本與閉式循環相同，但用溫海水閃蒸出來的低壓蒸汽來加熱低沸點工質。這樣做的好處在于減少了蒸發器的體積，可節省材料，便于維護。

　　從海洋溫差發電設備的設置形式來看，大致分成陸上設備型和海上設備型兩類。陸上型是把發電機設置在海岸，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米的海底設置取水口。這種設置形式很有發展前途。海上型是把吸水泵從船上吊掛下去，發電機組安裝在船上，電力通過海底電纜輸送。海上設備型又可分成三類，即浮體式（包括表面浮體式、半潛式、潛水式）、著底式和海上移動式。例如，1979年在美國夏威夷建成的“mini OTEC”發電裝置，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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