從克勞德的實(shí)驗(yàn)談起

1、從克勞德的實(shí)驗(yàn)談起1926年11月15日，法蘭西科學(xué)院的大廳里座無虛席，人們的目光都投向了試驗(yàn)臺(tái)中央安放的一套實(shí)驗(yàn)儀器。因?yàn)檫@里即將開始一項(xiàng)海水溫差發(fā)電的演示試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)成功了實(shí)驗(yàn)儀器并不復(fù)雜：兩側(cè)各有一個(gè)容積為25升的燒瓶。連接兩只燒瓶的玻璃導(dǎo)管內(nèi)，裝著一個(gè)微型汽輪發(fā)電機(jī)，它通過2根導(dǎo)線與外部的3個(gè)小燈泡相連。玻璃導(dǎo)管上方接上了一個(gè)真空泵，組成了一個(gè)閉合的回路。人們靜靜地等待著。不一會(huì)，一位名叫克勞德的法國科學(xué)家從容不迫地走上了試驗(yàn)臺(tái)。

2、只見他熟練地卸下右邊的燒瓶，加入28℃的溫水（這溫度與表層海水的溫度相當(dāng)），又卸下左邊的燒瓶，放入一些冰和水的混合液（混合液的溫度與深層海水的溫度相當(dāng)）。這時(shí)，他開動(dòng)了真空泵，抽出燒瓶內(nèi)的空氣，直到右邊燒瓶內(nèi)的水沸騰為止。奇跡終于發(fā)生了，只見急速蒸發(fā)出來的水蒸氣氣流，吹著微型汽輪發(fā)電機(jī)的小渦輪飛快地轉(zhuǎn)了起來。一瞬間，3個(gè)小燈泡一齊亮了起來，這3個(gè)燈泡一直亮了8分鐘。觀眾席上頓時(shí)發(fā)出了一陣陣的贊嘆和歡呼聲。溫差發(fā)電是完全可行的克勞德的實(shí)驗(yàn)

3、以簡單明了的方式證明利用海洋溫差發(fā)電是完全可能的。原來，克勞德的老師德爾松瓦拉早在1881年的時(shí)候，為了證明可以利用冷熱海水之間的溫度差異獲得能量，就在實(shí)驗(yàn)室里成功地做了一次試驗(yàn)。他用30℃的溫水使液態(tài)二氧化硫蒸騰，用蒸氣推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，再用塞納河的冷水冷凝二氧化硫蒸氣，將其重新變?yōu)橐簯B(tài)二氧化硫，組成一個(gè)封閉系統(tǒng)，循環(huán)往復(fù)。接著，他又根據(jù)當(dāng)時(shí)觀測到的一些海水上下層溫度差異可達(dá)20～25℃的奇特現(xiàn)象，極其明智地指出，利用海水溫差發(fā)電是一種不

4、使用燃料就可以獲得無限電力的途徑。德爾松瓦拉預(yù)言海洋中的溫差能遲早有一天會(huì)被人類大規(guī)模地利用。但是，由于種種技術(shù)上的原因，德爾松瓦拉本人始終沒能實(shí)現(xiàn)這種設(shè)想。半個(gè)世紀(jì)以后，他的學(xué)生克勞德償了他的宿愿。量1.4萬噸的海洋溫差電站。該電站附近淺海灣的表層海水溫度可達(dá)25～28℃，而離岸4千米、水深500米處的海水溫度為8～10℃，它們分別被用作電站的“熱源”和“冷源”。電站仍采用開式循環(huán)系統(tǒng)發(fā)電，經(jīng)過努力他們終于建成了世界上第一個(gè)海洋溫差發(fā)

5、電站，年發(fā)電量5000萬千瓦時(shí)，每天還可兼得4000噸淡水，食鹽數(shù)噸。然而，電站的有效功率始終提不高，雖經(jīng)克勞德等人多方改進(jìn)，但還是無濟(jì)于事。結(jié)果，電站僅運(yùn)行了兩年，就被迫停止了試驗(yàn)。從此，世界上對海洋溫差發(fā)電搖頭的人多起來了，在此后的很長一段時(shí)間里人們對海洋溫差發(fā)電再也不感興趣了。直到本世紀(jì)60年代，海洋溫差發(fā)電才重新受到關(guān)注?！傲祷饔忠淮濉焙Ｑ鬁夭畎l(fā)電究竟可行不可行？開式循環(huán)溫差發(fā)電系統(tǒng)有效功率不高的原因究竟在哪里？美國的安德森

6、父子在20世紀(jì)60年代初終于找到了原因所在。原來，汽輪發(fā)電機(jī)的實(shí)際發(fā)電功率與蒸發(fā)以后的氣體對它的沖擊力有關(guān)，而這種沖擊力又決定于氣體的密度及其攜帶的動(dòng)能。開式循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的工作流體用的是海水，為了使溫海水沸騰蒸發(fā)，采用了真空泵抽氣降低氣壓的辦法。這樣就帶來了一個(gè)問題，即低壓狀態(tài)下蒸汽的密度小。另外，蒸發(fā)器與冷凝器之間蒸汽壓力的差也小，而這個(gè)壓力差正是蒸汽流動(dòng)動(dòng)能的來源。這樣，蒸汽的氣體密度和所攜帶的動(dòng)能都比較小，汽輪發(fā)電機(jī)的實(shí)際發(fā)電功率

7、并不大。人們思索著對策，結(jié)果是“柳暗花明又一村”。1964年，安德森父子打破了原來的老框框，提出了一種新型的循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)——閉式循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。他們找到了一種對管道設(shè)備沒有腐蝕、低沸點(diǎn)的工作流體——丙烷，用以代替海水。丙烷的沸點(diǎn)在常壓下為－42.17℃，就是在嚴(yán)寒地區(qū)也會(huì)自動(dòng)蒸騰。所以，25℃的溫海水足以使丙烷在常壓下蒸騰，迅速蒸發(fā)。此外，丙烷的密度也較大，為同溫度下的水蒸氣密度的4倍。而蒸發(fā)器與冷凝器之間的蒸氣壓力差也得到了相應(yīng)的提高。

8、因此，發(fā)電效率比前者提高了許多。同時(shí)，因?yàn)樗恍枰婵毡?，故減少了電力消耗。工作流體——丙烷在閉合回路中反復(fù)進(jìn)行蒸發(fā)、膨脹、冷凝，所以被稱為閉合式循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在工作時(shí)，先由溫水泵把表層海水抽上來送往熱交換器，并通過它向蒸發(fā)器提供熱量，使蒸發(fā)器內(nèi)的液態(tài)丙烷沸騰，變?yōu)楸檎魵?，推?dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電，而后丙烷蒸氣進(jìn)入冷凝器，在冷凝器內(nèi)由冷水泵抽上來的深層冷海水冷卻，經(jīng)液體加壓重新變?yōu)橐簯B(tài)丙烷，再用泵把冷凝器中的液態(tài)丙烷重新壓進(jìn)蒸發(fā)器，