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4.5海洋效应(2)

作者:地理人来源:未知 时间:2022-10-26 阅读: 字体: 在线投稿

  在波动中,能量可以沿水平方向转移,若水深很大,水平方向上单位时间内流过单位宽度的能量为:

  

  式中,P为单位时间内流过单位宽度的能量;E为波浪的总能量;C为波速。

  这表明,在深水波中,能量的一半是以速度向前传播的。公式(4-44)可改写为:

  

  式中,g为重力加速度;r为单位体积流体重量;H为波高(米);T为周期(秒)。并取g=9.8米/秒,r=1000千克/米3,则

  说明与波浪推进方向相垂直的单位宽度所通过的能量;与波高的平方和周期乘积成正比。如H=1米,T=5秒,每一米宽的海面可提供的功率为5千瓦;跨过10公里宽海面的能量,相当于一个新安江水电站,可见波浪能量之巨大。目前,大规模利用海浪的能量还存在许多困难,仅能利用它来为自动观测浮标站和航标照明提供动力。

  我国近海波浪能量丰富,沿海平均波高约1米,估计波能蕴藏量可达1.5亿千瓦,可利用装机容量约3000~5000万千瓦。渤海湾、闽浙沿岸、珠江口外诸岛及南海诸岛沿岸波高常在1米以上,发电量可观。

  世界波浪能的分布是很不均匀的,有地带性和地区牲。世界波能理论计算约为30~25亿千瓦。

  (四)海洋热能

  地球表面最大的能源是太阳。地球能够大量接收太阳能并予以贮藏的只有海洋。海洋所占的面积大,故而接收热量多,海水热容量大,故而贮存热量多。

  海洋是从表层被加热的,这一加热特点就导致了海水温度随深度增加而递减。海水温度随深度递减属于稳定的密度结构。再加上海水导热率又很低(仅为铁导热率的1%),所以太阳热能集中贮存在海洋的表层。几百米以下的深层海水,经常保持着低温状态。在这一温差中,包含着巨大的能量。

  19世纪40年代英国物理学家焦耳,首先用实验的方法求得了热的功当量,即将1公斤的水温度升高1℃,必须做427公斤米的功;反过来,将1公斤水降低1℃,就可以释放出相同的能量来。

  要使热水温度降低必须有冷源。在赤道地区表层海水终年高温,深层水则终年低温。如用机器每秒钟抽取1立方米的海水并自动使其降温20℃,其所放出的热能有4—5%变成电能,其发出的电力就可以达到3000多千瓦。有人计算,如果把赤道附近的表层海水作为热源,2000米左右的深层海水作为冷源,上、下层温度差可达26℃以上,只要把赤道海域宽10公里;厚10米的表层海水,冷却到冷源的温度,其发出的电力就够全世界用一年。可见其能量之巨大。

  美国学者威克(G.L.Wick)对海洋热能源进行过计算,首先根据海洋表层温水厚度约100米,其温度比深层水温高12℃这一基本事实,取全球不冻海洋总面积为3×1014平方米,按照如下能量公式计算:

  E = ρVCΔT (4-46)

   =1000×3×1014×100×4.2×1000×12

    =15×1023(焦耳)

  式中,ρ为海水密度(1000公斤/米3);V为海水容积(立方米);C为海水比热(4.2×1000焦耳/公斤、℃);ΔT为海水温度(℃)。这个计算结果,可以做为海洋恒定的热能贮存量。要把这种热能变成可利用能量,必须考虑海洋热量重新形成的时间。威克等人根据大洋循环,以海水再生所需时间为1000年(3×1010秒)计,则再生能量为:

  

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