1. 海洋工程耗能分析方法
海水淡化是海水利用的重點(diǎn),,到了21世紀(jì)中葉,,也許我們會(huì)看到這樣一個(gè)景象,每個(gè)島嶼或缺水的沿海城市都建有海水淡化工廠。這些工廠里大多采用蒸留法和反滲透技術(shù)來制取淡水,。到時(shí)候全世界使用的水資源中有1/5以上來自海洋,。
反滲透法是利用孔徑比納米還細(xì)小的半透膜濾去鹽份來制取淡水的。另外,,還有人設(shè)想由于反滲透法制取淡水是在一定的壓力下實(shí)現(xiàn)的,,假如把海水淡化裝置放在海底,就可以利用海水自身的壓力來獲取淡水,,對(duì)海上城市或石油鉆井平臺(tái)非常實(shí)用,。
出海遠(yuǎn)洋只要帶一臺(tái)海水淡化設(shè)備就可以滿足船上的淡水供應(yīng)。采用蒸留法制取淡水,,主要是利用熱能來實(shí)現(xiàn)的,,在有核電站和熱電廠的條件下采用這種技術(shù)可以充分利用電廠余熱大大減少能耗。
海水是含有多種物質(zhì)的混合液體,,從海水中提取鈾可用于核電站的運(yùn)行,,以電力作為海水淡化的能量,可制取淡水,,用海水淡化后的濃鹽水可作為提溴和制鹽的原料,,也可以進(jìn)一步提取鉀、鎂,、鋰,、碘和重水,這樣環(huán)環(huán)相扣,,從而形成物資高效利用的生態(tài)工業(yè),。
也許再過幾十年隨著海洋化工的發(fā)展,海水淡化反而成為了副產(chǎn)品,,人類用水量可大輻度增加,。農(nóng)業(yè)用水占人類用水總量的70%,海水農(nóng)業(yè)是當(dāng)今研究和開發(fā)的熱點(diǎn)之一,。21世紀(jì),,隨著我國基因工程技術(shù)的飛速發(fā)展,耐海水植物的基因被轉(zhuǎn)接到水稻,、蔬菜等作物上,,到那時(shí),人類可在海灣或?yàn)┥戏奖愕胤N植各種農(nóng)作物,,并直接利用海水灌溉,。不用再為缺水、干旱而擔(dān)憂,。海水農(nóng)業(yè)將成為人類食品供給的重要基地,。
擁有13.7億立方千米的海水是我們?nèi)祟惾≈槐M的寶庫,。21世紀(jì)海水的綜合利用必將使我們的生活更加美好。摘自北京科普之窗
2. 海洋能應(yīng)用技術(shù)
海洋能開發(fā)具有戰(zhàn)略意義 未來市場(chǎng)空間巨大
海洋能是指蘊(yùn)藏在海洋中的可再生能源,,如潮汐能,、波浪能、溫差能,、鹽差能,、海流能、海風(fēng)能,、海洋熱能等,,這些海洋能經(jīng)過合理利用可以轉(zhuǎn)換成電能或其他形式的能。海洋能蘊(yùn)藏量巨大,,具有可再生性,,屬于清潔能源,在全球調(diào)整能源結(jié)構(gòu),、應(yīng)對(duì)能源危機(jī),、保護(hù)環(huán)境的情況下,海洋能開發(fā)利用具有戰(zhàn)略意義,,已經(jīng)成為較多沿海國家著重開發(fā)的能源之一,。
經(jīng)過不斷發(fā)展,部分海洋能已經(jīng)被列入到較多沿海國家的開發(fā)利用計(jì)劃中,,但由于海洋能開發(fā)利用成本高,、經(jīng)濟(jì)效益較差、部分關(guān)鍵領(lǐng)域技術(shù)瓶頸尚未突破,,與太陽能,、風(fēng)能等新能源相比,現(xiàn)階段全球海洋能開發(fā)利用程度依然較低,。海洋能取之不盡用之不竭,,是清潔可再生的新型能源,隨著其應(yīng)用技術(shù)不斷進(jìn)步,,受全球各國的關(guān)注度不斷提高,,其行業(yè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張。
根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《2020-2024年中國海洋能行業(yè)市場(chǎng)調(diào)查研究報(bào)告》顯示,,2011年,,全球海洋能發(fā)電裝機(jī)容量迅速攀升,增長(zhǎng)近一倍,;2011-2019年,,全球海洋能發(fā)電裝機(jī)容量較為平穩(wěn),維持在520MW上下浮動(dòng),。由此可以看出,,全球海洋能開發(fā)利用規(guī)模較小,。全球范圍內(nèi)有多個(gè)地區(qū)均在開發(fā)利用海洋能,其中,,歐洲地區(qū)應(yīng)用比重最大,潮汐能是其主要開發(fā)利用領(lǐng)域,。
中國海岸線有1.8萬公里,,海洋面積有470萬平方公里,海洋能可開發(fā)潛力巨大,,20世紀(jì)80年代以來,,我國海洋能開發(fā)利用規(guī)模不斷增長(zhǎng)。我國海洋能理論潛在量中,,溫差能所占比重最大,,達(dá)到50%左右,而我國開發(fā)技術(shù)成熟,、開發(fā)規(guī)模相對(duì)較大的海洋能主要是潮汐能,、潮流能、波浪能,。我國海洋能開發(fā)利用領(lǐng)域還有巨大增長(zhǎng)空間,。
從技術(shù)領(lǐng)域來看,我國潮汐能與潮流能發(fā)電技術(shù)相對(duì)成熟,,已經(jīng)達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平,,其中,潮汐能發(fā)電裝機(jī)容量最大,,潮流能發(fā)電裝機(jī)容量相對(duì)較?。徊ɡ四馨l(fā)電技術(shù)在部分領(lǐng)域達(dá)到國際先進(jìn)水平,,但發(fā)電設(shè)備可靠性方面依然存在差距,,總裝機(jī)容量小,;在溫差能與其他海洋能開發(fā)利用方面,,我國尚處于起步階段,未來還有較大進(jìn)步空間,。
新思界行業(yè)分析人士表示,,海洋能種類多樣,蘊(yùn)藏量巨大,,且都屬于可再生的清潔能源,,在全球能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的情況下,其可開發(fā)潛力巨大,。在全球市場(chǎng)中,,歐洲地區(qū)海洋能開發(fā)利用規(guī)模相對(duì)較大,,我國經(jīng)過不斷發(fā)展,在部分技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平,,但還有較多領(lǐng)域技術(shù)尚不成熟,,需要繼續(xù)探索。我國正在大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè),,未來隨著海洋能開發(fā)利用技術(shù)不斷成熟,,我國海洋能市場(chǎng)還有巨大發(fā)展空間。
3. 海洋能資源及海洋能發(fā)電技術(shù)
考研方向共有4個(gè),分別為物理海洋學(xué)專業(yè)方向,、聲學(xué)專業(yè)方向,、水聲工程專業(yè)方向、海洋科學(xué)專業(yè)方向,。
物理海洋學(xué)
專業(yè)介紹
物理海洋學(xué)是海洋科學(xué)的一個(gè)二級(jí)學(xué)科,,主要是運(yùn)用物理學(xué)的觀點(diǎn)和方法研究海洋中的力場(chǎng)、熱鹽結(jié)構(gòu),、以及因之而生的各種機(jī)械運(yùn)動(dòng)的時(shí)空變化,,并研究海洋中的物質(zhì)交換、動(dòng)量交換,、能量的交換和轉(zhuǎn)換的學(xué)科,,是海洋物理學(xué)中的一個(gè)分支。
研究方向
淺海動(dòng)力學(xué),、災(zāi)害性海洋動(dòng)力過程,、波浪理論與應(yīng)用、海洋環(huán)流與應(yīng)用,、環(huán)境海洋學(xué),、海洋物理監(jiān)測(cè)原理及技術(shù)。
就業(yè)方向
就業(yè)領(lǐng)域的重點(diǎn)是海洋交通運(yùn)輸業(yè),、海洋漁業(yè),、海洋油氣業(yè)、濱海旅游業(yè),、海水利用,、海洋制藥、海洋保健品開發(fā),、海鹽及鹽化工業(yè),、海洋服務(wù)業(yè)、海洋能發(fā)電,、海水化學(xué)元素提取,、海洋采礦業(yè),以及新興的海洋空間利用事業(yè)等,。
4. 海洋工程耗能分析方法論文
首先回答,,人工島可以實(shí)現(xiàn)淡水自足,,但不用能源而自然淡水循環(huán)是永遠(yuǎn)實(shí)現(xiàn)不了的。
我們講的水循環(huán),,是以生態(tài)圈為尺度來說的,。
想實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)循環(huán),起碼需要上千公里區(qū)域,,這個(gè)區(qū)域里有高山,,河流,湖泊,,海洋,,雨林,,地下水脈,。
而這一切循環(huán)并不是不需要能源,而是應(yīng)用了人類歷史上可以獲得的最強(qiáng)大而又最廉價(jià)的能源,,太陽聚變能,。
人工島想要復(fù)制這個(gè)循環(huán),所有環(huán)節(jié),,包括蒸發(fā),,蒸騰,徑流,,冷凝都可以實(shí)現(xiàn)不耗能,,但是冷凝產(chǎn)出的淡水量無法比擬降水,是遠(yuǎn)不夠維持島內(nèi)需求的,。想要達(dá)到一般的水平要么用能源增加蒸發(fā)量提升冷凝系統(tǒng)中的水蒸氣飽和度,,要么用能源降溫、加強(qiáng)對(duì)流增加冷凝量,,要么雙管齊下,。這時(shí)其實(shí)有很好的能源選擇——核電站,一個(gè)小型堆,,十到百萬兆瓦級(jí),。
大自然之偉大,在于人類雖然可以進(jìn)行拙劣的模仿,,在一些方面超越自然,,但整個(gè)系統(tǒng)的自洽性和平衡度永遠(yuǎn)無法與自然比擬。
5. 海洋能源技術(shù)
海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)是以科技含量大,、技術(shù)水平高,、環(huán)境友好為特征,處于海洋產(chǎn)業(yè)鏈高端,,引領(lǐng)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向,,具有全局性,、長(zhǎng)遠(yuǎn)性和導(dǎo)向性作用的海洋新興產(chǎn)業(yè)。包括:海洋工程裝備制造業(yè),;海洋生物醫(yī)藥業(yè),,海水綜合利用業(yè),海洋新能源產(chǎn)業(yè),,現(xiàn)代海洋服務(wù)業(yè),。
6. 海洋能源利用工程
瀚的大海,不僅蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)資源,,更有真正意義上取之不盡,,用之不竭的海洋能源。它既不同于海底所儲(chǔ)存的煤,、石油,、天然氣等海底能源資源,也不同于溶于水中的鈾,、鎂,、鋰、重水等化學(xué)能源資源,。它有自己獨(dú)特的方式與形態(tài),,就是用潮汐、波浪,、海流,、溫度差、鹽度差等方式表達(dá)的動(dòng)能,、勢(shì)能,、熱能、物理化學(xué)能等能源,。直接地說就是潮汐能,、波浪能、海水溫差能,、海流能及鹽度差能等,。這是一種“再生性能源”,永遠(yuǎn)不會(huì)枯竭,,也不會(huì)造成任何污染,。 潮汐能就是潮汐運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量,是人類利用最早的海洋動(dòng)力資源,。中國在唐朝沿海地區(qū)就出現(xiàn)了利用潮汐來推磨的小作坊,。后來,到了11-12世紀(jì),法,、英等國也出現(xiàn)了潮汐磨坊,。到了二十世紀(jì),潮汐能的魅力達(dá)到了高峰,,人們開始懂得利用海水上漲下落的潮差能來發(fā)電,。據(jù)估計(jì),全世界的海洋潮汐能約有二十億多千瓦,,每年可發(fā)電12400萬億度,。 今天,世界上第一個(gè)也是最大的潮汐發(fā)電廠就處于法國的英吉利海峽的朗斯河河口,,年供電量達(dá)5.44億度,。一些專家斷言,未來無污染的廉價(jià)能源是永恒的潮汐,。而另一些專家則著眼于普遍存在的,,浮泛在全球潮汐之上的波浪。 波浪能主要是由風(fēng)的作用引起的海水沿水平方向周期性運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的能量,。 波浪能是巨大的,,一個(gè)巨浪就可以把13噸重的巖石拋出20米高,,一個(gè)波高5米,,波長(zhǎng)100米的海浪,在一米長(zhǎng)的波峰片上就具有3120千瓦的能量,,由此可以想象整個(gè)海洋的波浪所具有的能量該是多么驚人,。據(jù)計(jì)算,全球海洋的波浪能達(dá)700億千瓦,,可供開發(fā)利用的為20-30億千瓦,。每年發(fā)電量可達(dá)9-萬億度。 除了潮汐與波浪能,,海流可以作出貢獻(xiàn),,由于海流遍布大洋,縱橫交錯(cuò),,川流不息,,所以它們蘊(yùn)藏的能量也是可觀的。例如世界上最大的暖流——墨西哥洋流,,在流經(jīng)北歐時(shí)為1厘米長(zhǎng)海岸線上提供的熱量大約相當(dāng)于燃燒600噸煤的熱量,。據(jù)估算世界上可利用的海流能約為0.5億千瓦。而且利用海流發(fā)電并不復(fù)雜,。因此要海流做出貢獻(xiàn)還是有利可圖的事業(yè),,當(dāng)然也是冒險(xiǎn)的事業(yè)。 把溫度的差異作為海洋能源的想法倒是很奇妙,。這就是海洋溫差能,,又叫海洋熱能,。由于海水是一種熱容量很大的物質(zhì),海洋的體積又如此之大,,所以海水容納的熱量是巨大的,。這些熱能主要來自太陽輻射,另外還有地球內(nèi)部向海水放出的熱量,;海水中放射性物質(zhì)的放熱,;海流摩擦產(chǎn)生的熱,以及其他天體的輻射能,,但99.99%來自太陽輻射,。因此,海水熱能隨著海域位置的不同而差別較大,。海洋熱能是電能的來源之一,,可轉(zhuǎn)換為電能的為20億千瓦。但1881年法國科學(xué)家德爾松石首次大膽提出海水發(fā)電的設(shè)想竟被埋沒了近半個(gè)世紀(jì),,直到1926年,,他的學(xué)生克勞德才實(shí)現(xiàn)了老師的夙愿。 此外,,在江河入??冢c海水之間還存在著鮮為人知的鹽度差能,。全世界可利用的鹽度差能約26億千瓦,,其能量甚至比溫差能還要大。鹽差能發(fā)電原理實(shí)際上是利用濃溶液擴(kuò)散到稀溶液中釋放出的能量,。 由此可見,,海洋中蘊(yùn)藏著巨大的能量,只要海水不枯竭,,其能量就生生不息,。作為新能源,海洋能源已吸引了越來越多的人們的興趣,。
7. 海洋能源利用與節(jié)能教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
中國海洋大學(xué)的海洋遙感專業(yè)還是不錯(cuò)的,,海洋遙感實(shí)驗(yàn)室是教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。不過現(xiàn)在遙感方向招的人不多,,海洋遙感就業(yè)面很窄,。主要承擔(dān)國家級(jí)科技項(xiàng)目、政府間國際合作項(xiàng)目和研究生培養(yǎng),。
海洋遙感實(shí)驗(yàn)室設(shè)有: 海洋信息探測(cè)與處理(原海洋物理)博士點(diǎn)(1993年)
海洋物理山東省重點(diǎn)學(xué)科(1994年)
地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)博士點(diǎn)(2000年)
海洋遙感教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)已成為我國在衛(wèi)星海洋遙感和海洋探測(cè)高技術(shù)領(lǐng)域的重要研究基地和人才培養(yǎng)基地,,從事前沿性基礎(chǔ)研究并發(fā)展新興交叉學(xué)科
8. 海洋工程耗能分析方法有哪些
海水中有大量的鹽。能不能從浩瀚的海洋中去除鹽份,提取出淡水呢,?海水淡化是人類追求了幾百年的夢(mèng)想,。早在世界大航海的時(shí)代,英國王室就曾懸賞征求經(jīng)濟(jì)合算的海水淡化方法,。時(shí)至今日,,海水淡化的方法雖然有了數(shù)百種之多,生產(chǎn)出的淡水也風(fēng)味各異,,但以經(jīng)濟(jì)合算的標(biāo)準(zhǔn)衡量,,仍然不盡如人意。
表面看海水淡化很簡(jiǎn)單,,只要將咸水中的鹽與淡水分開即可,。最簡(jiǎn)單的方法,一個(gè)是蒸餾法,,將水蒸發(fā)而鹽留下,,再將水蒸氣冷凝為液態(tài)淡水。這個(gè)過程與海水逐漸變咸的過程是類似的,,只不過人類要攫取的是淡水,。另一個(gè)海水淡化的方法是冷凍法,冷凍海水,,使之結(jié)冰,,在液態(tài)淡水變成固態(tài)的冰的同時(shí),鹽被分離了出去,。兩種方法都有難以克服的弊病,。蒸餾法會(huì)消耗大量的能源,,并在儀器里產(chǎn)生大量的鍋垢,,相反得到的淡水卻并不多。這是一種很不劃算的方式,。冷凍法同樣要消耗許多能源,,得到的淡水卻味道不佳,難以使用,。
1953年,,一種新的海水淡化方式問世了,這就是反滲透法,。這種方法利用半透膜來達(dá)到將淡水與鹽分離的目的,。在通常情況下,半透膜允許溶液中的溶劑通過,,而不允許溶質(zhì)透過,。由于海水含鹽高,如果用半透膜將海水與淡水隔開,淡水會(huì)通過半透膜擴(kuò)散到海水的一側(cè),,從而使海水一側(cè)的液面升高,,直到一定的高度產(chǎn)生壓力,使淡水不再擴(kuò)散過來,。這個(gè)過程是滲透,。如果反其道而行之,要得到淡水,,只要對(duì)半透膜中的海水施以壓力,,就會(huì)使海水中的淡水滲透到半透膜外,而鹽卻被膜阻擋在海水中,。這就是反滲透法,。反滲透法最大的優(yōu)點(diǎn)
就是節(jié)能,生產(chǎn)同等質(zhì)量的淡水,,它的能源消耗僅為蒸餾法的1/40,。因此,從1974年以來,,世界上的發(fā)達(dá)國家不約而同地將海水淡化的研究方向轉(zhuǎn)向了反滲透法,。
在新興的反滲透法研究方興未艾的時(shí)候,古老的蒸餾法也改弦易轍,,重新煥發(fā)了青春,。常識(shí)告訴我們,水在常溫常壓下要加熱到100℃才沸騰,,產(chǎn)生大量的水蒸氣,。傳統(tǒng)的蒸餾法只考慮了通過升高溫度獲得水蒸氣的方式,耗能甚巨,。而新的方法是將氣壓降下來,,把經(jīng)過適當(dāng)加溫的海水,送入人造的真空蒸餾室中,,海水中的淡水會(huì)在瞬間急速蒸發(fā),,全部變成水蒸氣。許多這樣的真空蒸餾室連接起來,,就組成了大型的海水淡化工廠,。如果海水淡化工廠與熱電廠建在一起,利用熱電廠的余熱給海水加溫,,成本就更低了,。
現(xiàn)在世界上的大型海水淡化工廠,大多采用新的蒸餾法,。在西亞盛產(chǎn)石油的國度,,往往土地“富得流油”,,卻打不出一口淡水井。水比油貴的現(xiàn)實(shí),,使海水淡化工廠如雨后春筍般出現(xiàn)在西亞的海岸線上,。1983年,西亞第一大國沙特阿拉伯在吉達(dá)港修建了日產(chǎn)淡水30萬噸的海水淡化廠,;在另一個(gè)西亞國家科威特,,現(xiàn)在每天可以生產(chǎn)淡水100萬噸。波斯灣沿岸地區(qū),,有的國家的淡化海水已經(jīng)占到了本國淡水使用量的80%—90%,。
9. 海洋能源開發(fā)利用技術(shù)
正在開發(fā)太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能,、海洋能、生物質(zhì)能和核聚變能等新能源回,。 新能源( NE):答又稱非常規(guī)能源,。一般是指在新技術(shù)基礎(chǔ)上加以開發(fā)利用的可再生能源,包括太陽能,、生物質(zhì)能,、風(fēng)能、地?zé)崮?、波浪能,、洋流能和潮汐?/p>