Wymiana ciepła

Wymiana ciepła

Odnawialne źródła energii

Wymiana ciepła

Zasoby i przepływy wody w przyrodzie

Zasoby wody Przepływy

•Oceany 13000

•Pory skał 3200

•Ocean – atmosfera

(parowanie z oceanów) 3.83

•Atmosfera – ocean

(opady na oceanem) 3.47

2/3 powierzchni (97%)

•Lodowce 165

•Jeziora 0.34

•Para wodna 0.105

(opady na oceanem) 3.47

•Ocean – ląd 0.36

•Ląd - atmosfera

(parowanie z lądów) 0.63

•Atmosfera – ląd 0.36+0.63 = 0.99

•Rzekami do oceanów 0.32

•Woda gruntowa do oceanów 0.04

Hydrosfera – ok. 1.30^.10⁹ km³

Obieg wody w hydrosferze

Obieg wody - procesy

Fizykochemiczne i biochemiczne Siła napędowa –

energia słoneczna, geotermalna i grawitacji

Energia słoneczna,

energia geotermalna – ogrzewają wodę (we wnętrzu Ziemi, na powierzchni, w oceanach) -> parując -> chmury Woda ogrzana (gazowa i ciekła)

ze względu na gęstość przemieszcza się w wyniku konwekcji Morza – prądy morskie i oceaniczne

Atmosfera – fronty atmosferyczne

Wymiana ciepła

Obieg wody w hydrosferze

Promieniowanie Słońca napędza

przemiany i ruch wody w przyrodzie Na skutek grawitacji woda opadowa zlewa się do rzek

Energia niesiona przez wody rzek jest jedyną skoncentrowaną energią

odnawialną

Wymiana ciepła, masy i pędu w wyniku konwersji Ek oraz oddziaływania grawitacyjnego w energię mechaniczną

Energia wnętrza Ziemi ma charakter ustalony

Energia słoneczna i grawitacji – zaleŜna od wsp. czasu i przestrzennych

Energia wód

ENERGIA WÓD

RZECZNE OCEANICZNE

- przepływy

- róŜnice poziomów

- pływów - fal

- prądów

W rzecznych elektrowniach wodnych energia kinetyczna i potencjalna wody przetwarzana zostaje na energię elektryczną.

W elektrowniach oceanicznych napęd turbin w wyniku ruchów mas wody wywołanych pływami, falowaniem oraz róŜnicami gęstości

Wymiana ciepła

Potencjalne zasoby energii wodnej

Potencjał brutto

masa wód we wszystkich ciekach wodnych, całkowity spadek od źródeł do ujść, teoretyczna wydajność turbin

Potencjał techniczny

Potencjał ekonomiczny

rzeczywista wydajność turbin, część wody nie przechodzi przez turbiny 30-40% potencjału brutto

część potencjału technicznego

Hydroenergia to około:

2% światowego zuŜycia energii

20% światowego zuŜycia energii elektrycznej

Wymiana ciepła

Potencjał brutto - oszacowanie

ZałoŜenie początkowe:

W ciągu roku wykorzystujemy wszystkie rzeki świata

Moc Moc

s GW s m kg m

h g m rok

E t

M E 1000

10 5 . 31

100 10

10 32 .

0

⋅ =

⋅

⋅

⋅

⋅

=

⋅

= ⋅

=

=

Całkowity teoretyczny potencjał energetyczny rzek płynących w państwach członkowskich Unii Europejskiej szacowany jest na 1 603 TWh/rok

Realny potencjał techniczny unijnych zasobów hydroenergetycznych moŜliwy do wykorzystania to ok. 650 TWh/rok

Potencjał ekonomiczny wynosi ok. 470 TWh/rok .

Potencjał UE

NaleŜy pamiętać, Ŝe w duŜej mierze to lokalne warunki geograficzne i klimatyczne wpływają na potencjał hydroenergetyczny.

W najlepszej sytuacji znajdują się więc kraje górzyste, w których moŜna zaobserwować duŜe spadki koryt

rzecznych, przykładem takiego kraju jest Austrii

Wymiana ciepła Polska na tle Europy

http://hydrovolts.blogspot.com/2010

Największe zasoby mają kraje, w których występuje duŜo

opadów (sąsiedztwo oceanu) i są górzyste (duŜy spadek rzek)

Wymiana ciepła

Cykl przemian energetycznych w elektrowniach

wodnych

Wymiana ciepła

Rodzaje elektrowni wodnych

Przepływowa, przyzaporowa o małym spadzie

Pompowa, derywacyjna o duŜym spadzie

Wymiana ciepła

Typy elektrowni wodnych

Typy elektrowni

Rzeki nizinne

Regulacyjna z duŜym zbiornikiem

Typy elektrowni wodnych

Zbiornikowa z małym zbiornikiem

Kaskadowa z wieloma zbiornikiem

Pompowo-szczytowa

Wymiana ciepła

Elektrownie przepływowe

-wykorzystanie energii przepływu wody;

-nie ma zbiornika gromadzącego wodę, więc ilość wyprodukowanej energii zaleŜy od ilości wody płynącej w rzece w danym momencie;

-cała hydroelektrownia umieszczona jest bezpośrednio w korycie rzeki w odpowiednio skonstruowanym budynku, który jest przedłuŜeniem jazu, przegradzającego rzekę;

-duŜych kosztach budowy, a ich wielkość produkcji zaleŜy od pory roku i od -duŜych kosztach budowy, a ich wielkość produkcji zaleŜy od pory roku i od pogody;

- nie ma moŜliwości regulacji mocy

Włocławku (160 MW)

Wymiana ciepła

-przed elektrownią znajduje się zbiornik wodny, który wyrównuje sezonowe róŜnice w ilości płynącej wody;

- elektrownia moŜe wytwarzać przez pewien czas moc większą od mocy odpowiadającej chwilowemu dopływowi;

Elektrownie regulacyjne (zbiornikowe)

-regulacyjne z duŜym zbiornikiem wodnym - zastosowanie zbiornika umoŜliwia regulację w cyklu dobowym i tygodniowym, a dodatkowo zbiornik moŜe stanowić zabezpieczenie przeciwpowodziowe

-

- zbiornikowe z małym zbiornikiem wodnym - umoŜliwiają krótkoterminową regulację w godzinach tzw. szczytu

-

- kaskadowe - zastosowanie wielu zbiorników z moŜliwością indywidualnej i globalnej regulacji ich napełniania i opróŜniania pozwala na optymalne

wykorzystanie i regulację mocy, a takŜe na magazynowanie nadwyŜek energii.

Zbiorniki te stanowią teŜ dobre zabezpieczenie przeciwpowodziowe

Wymiana ciepła

- pełnią funkcję magazynu energii elektrycznej.

- znajdują się pomiędzy dwoma zbiornikami wodnymi - górnym i dolnym.

- umoŜliwiają kumulację energii w okresie małego zapotrzebowania na nią przez pompowanie wody ze zbiornika dolnego do górnego.

Elektrownie szczytowo-pompowe

- w okresie większego zapotrzebowania energia wyzwalana jest przez spuszczenie wody ze zbiornika górnego do dolnego, która napędza turbiny.

- urządzenie zamocowane na rurociągu pracuje jako pompa w okresie napełniania zbiornika górnego, a w momencie jego opróŜniania jako turbina.

-mimo duŜych kosztów system ten zdaje egzamin ze względu na brak

alternatywnych metod magazynowania duŜych ilości energii elektrycznej (np.:

elektrownie wodne śarnowiec, Porąbka-śar, śydowo);

Solina - szczytowo-pompowa z 4 turbozespołami typu Francisa o mocy zainstalowanej po

modernizacji 200 MW

Małe elektrownie wodne

Kryterium mocy

Kryterium spadu

Mikroenergetyka Makroenergetyka Niskospadowe Średniospadowe Mikroenergetyka

>70kW

Mała energetyka

< 5 MW

Makroenergetyka

>100kW

Niskospadowe 2-20 m

Średniospadowe

<150 m Wysokospadowe

>150 m

Małe elektrownie wodne

Wymiana ciepła

Budowa elektrowni wodnej

Zapora

przegradzająca dolinę rzeki i spiętrzająca jej wody -dla utworzenia zbiornika rekreacyjnego,

-stawu hodowlanego,

-zbiornika przeciwpowodziowego,

-zaopatrzenie w wodę lub by nawadniać uprawy.

Turbina wodna

Generator Linie przesyłowe

silnik, przetwarzający mechaniczną energię

przepływającej przezeń wody na uŜyteczną pracę mechaniczną

energii mechanicznej – energię elektryczną

Typy turbin

turbiny akcyjne (natryskowe) - woda zostaje doprowadzona do wirnika pod ciśnieniem atmosferycznym. W turbinach tego typu zostaje wykorzystana energia kinetyczna.

turbiny reakcyjne (naporowe) - woda zostaje doprowadzona do wirnika pod ciśnieniem wyŜszym niŜ ciśnienie atmosferyczne (wyjątek stanowi przypadek lewarowego doprowadzenia wody). Turbiny reakcyjne wykorzystują energię ciśnienia wody oraz energię kinetyczną.

Typy turbin

Turbina Francisa

Spady wody: 5 - 500 m

Potencjalna energia płynu zostaje przekształcona w kinetyczną energię obracającego się wirnika. Turbina znajduje się między zbiornikiem płynu o wyŜszym ciśnieniu (wyŜszy poziom cieczy) i zbiornikiem zawierającym płyn o niŜszym ciśnieniu (niŜszy poziom cieczy).

Typy turbin

Turbina Kaplana

Spady wody: 2 - 70 m

Turbina Kaplana to odmiana turbiny śmigłowej. Jej odmienność polega na moŜliwości zmiany kąta łopat w czasie pracy, a w efekcie takŜe regulację otrzymywanej mocy i duŜo większy zakres wysokich sprawności.

Typy turbin

Turbina Peltona

Turbina akcyjna

Spady wody: do 2000 m

Typy turbin

Turbina Banki-Michella

Turbina akcyjna Spady wody: 2-50 m

Wymiana ciepła Zalety

-nie zanieczyszczają środowiska i mogą być instalowane w licznych miejscach na małych ciekach wodnych

- mogą być zaprojektowane i wybudowane w ciągu 1-2 lat, wyposaŜenie jest dostępne powszechnie, a technologia dobrze opanowana

- prostota techniczna powoduje wysoką niezawodność i długą Ŝywotność - wymagają nielicznego personelu i mogą być sterowanie zdalnie

- rozproszenia w terenie skraca odległości przesyłu energii i zmniejsza związane z tym koszty

Równanie ciągłości

Równanie ciągłości

Równanie ciągłości

Prędkość elementu e jest równa v, zatem w przedziale czasu ∆t element ten przebywa wzdłuŜ rury odcinek o długości ∆x = v ∆t.

Wobec tego w przedziale czasu ∆t przez linię przerywaną przepływa płyn o objętości ∆V równej

t Sv x

S

V = ∆ = ∆

∆

Równanie ciągłości

t Sv x

S

V = ∆ = ∆

∆

t v S t

v S

V = ∆ = ∆

∆

2 2 1

1

v S v

S =

Wynika z niego, Ŝe prędkość przepływu wzrasta, gdy maleje pole przekroju poprzecznego, przez który płyn przepływa.

Równanie Bernoulliego

Mechanika płynów 14.I.2012

Oznaczenia:

y₁, v₁ i p₁ - poziom, prędkość i ciśnienie płynu wchodzącego do rury z lewej strony;

y₂, v₂ i p₂ - odpowiednie wielkości odnoszące się do płynu wychodzącego z rury z prawej strony.

Równanie Bernoulliego

2 2

2 2

1 2

1

1

2

1 2

1 v gy p v gy

p + ρ + ρ = + ρ + ρ

const gy

v

p + ρ

+ ρ = 2

1

Równanie Bernoulliego:

Równanie Bernoulliego

Mechanika płynów 14.I.2012

• Równanie Bernoulliego dla płynu w spoczynku, v₁ = v₂ = 0

(

)

1

2

p g y y

p = + ρ −

• Równanie Bernoulliego dla płynu, który w trakcie przepływu nie zmienia połoŜenia w pionie (y jest stałe np. y = 0)

1 1

Wnioski z równania Bernoulliego

2 2 2

2 1

1

2

1 2

1 v p v

p + ρ = + ρ

Jeśli przy przepływie wzdłuŜ poziomej linii prądu prędkość elementu płynu wzrasta, to ciśnienie płynu maleje i na odwrót.

Równanie Bernoulliego stosuje się ściśle jedynie dla płynu doskonałego. Gdy występują siły lepkości, nie wolno nam pominąć zmian energii termicznej płynu.

Równanie Bernoulliego

Mechanika płynów 14.I.2012

Wyprowadzenie

Zasada zachowania energii w postaci związku pracy ze zmianą energii kinetycznej:

E

W = ∆

Zmiana energii kinetycznej jest wynikiem zmiany prędkości płynu między końcami rury, a zatem wynosi:

(

)

2

2

1 1

1 mv mv V v v

E = ∆ − ∆ = ∆ −

∆ ρ

Wyprowadzenie

(

)

2 1 2

2

2

1 2

1 2

1 mv mv V v v

E

= ∆ − ∆ = ∆ −

∆ ρ

Praca wykonana nad układem ma dwa źródła. Po pierwsze, siła cięŜkości (∆mg) wykonuje pracę W_g nad płynem o masie ∆m, wznosząc go z poziomu wejściowego na wyjściowy. Praca ta jest równa:

( y

y

) g V ( y

y

)

mg

W

= − ∆ − = − ρ ∆ −

Jest ona ujemna ze względu na przeciwne kierunki przemieszczenia płynu (skierowanego w górę) i siły cięŜkości (skierowanej w dół).

Równanie Bernoulliego

Mechanika płynów 14.I.2012

Po drugie, praca jest teŜ wykonywana nad układem (na wejściowym końcu rury), gdy płyn jest wtłaczany do rury, oraz przez układ (na wyjściowym końcu rury), gdy płyn jest wypychany z rury. Całkiem ogólnie moŜemy powiedzieć, Ŝe praca wykonana przez siłę o wartości F, działającą na próbkę płynu o polu przekroju poprzecznego S, przy przemieszczeniu płynu na odległość ∆x, jest równa

( )( ) ( ) ^{pS x p S x p V}

x

F ∆ ^x = ( )( ) ( ) ^pS ∆ ^x = ^{p S} ∆ ^x = ^p ∆ ^V F ∆ = ∆ = ∆ = ∆

Praca wykonana nad układem jest zatem równa p₁∆V, a praca wykonana przez układ wynosi - p₂∆V. Ich suma W_p jest równa:

( ^{p p} ) ^V

V p

V p

W

= −

∆ +

∆ = −

−

∆

Związek pracy ze zmianą energii kinetycznej:

k p

g

W E

W

W = + = ∆

(

) (

) (

)

2

1 V v v p

p V y

y V

g ∆ − − ∆ − = ∆ −

− ρ ρ

Wymiana ciepła

Równanie Bernouliego – ruch płynu

-składowa prędkości – energia kinetyczna ruchu

-składowa połoŜenia (wysokości) – energia potencjalna -składowa ciśnienia – praca przetłaczania

Postacie równania Bernoulliego

Równanie energii Równanie wysokości Równanie ciśnienia

Woda- płyn nieściśliwy – zastosowanie równania Bernoulliego

Wymiana ciepła

const pV

mv mgh

= +

2 +

2

Równanie energii

m – masa płynu [kg]

v – szybkość przepływu płynu [m/s]

h- wysokość połoŜenia środka masy płynu [m]

p – ciśnienie całkowite [Pa]

V – objętość masy płynu [m³]

γ = gρ − cięŜar właściwy

const gh p

v + + = ρ 2

2

2

γ = gρ − cięŜar właściwy

const p

v gh

= +

+ ρ ρ

2

2

const h p

g

v + + = γ 2

2

Równanie wysokości Równanie ciśnienia

Wymiana ciepła

Energia strumienia wody

Teoretyczna ilość energii A zawarta w płynącej wodzie pomiędzy punktami A i B A

B

p V c gZ

A  ⋅ ⋅



 



 + +

= ρ

ρ

1 2

1

1

2

Energia wody w jednostce czasu w przekroju 1

B

 

Energia wody w jednostce czasu w przekroju 2

p V c gZ

A  ⋅ ⋅



 



 + +

= ρ

ρ

2 2

2

2

2

Energia rozwijana przez rzekę między dwoma przekrojami

] [ 2

)

(

2 2 2

1 2

1 2

1

12

c c p p V J

Z Z

g A

A

A  ⋅ ⋅



 



 − + − + −

=

−

= ρ

ρ

Wymiana ciepła

Energia przekazywana turbinie

2

1

H

H H = −

1 1

1

Z h

H = + H

= Z

+ h

1

1

g h

p = ρ ⋅ ⋅ ^p

= ρ ⋅ ^g ⋅ ^h

Spad niwelacyjny

Wymiana ciepła

] [ 2

2

2 2 2

1

12 c c g h V J

gH

A _str ⋅ ⋅



 



 + − −

=

∑ ^ρ

Wartość (ilość) energii, jaką turbina moŜe przejąć od strumienia wody

∑

−

− +

= _str

u c c g h

gH

A 2 2

2 2 2

1

Jednostkowa energia uŜyteczna g

∑

odprowadzeniach z turbiny

Wymiana ciepła

Energia zmieniana na elektryczną

Przy wyznaczaniu energii transformowanej na energię elektryczną uwzględnia się sprawność procesu

Energia elektryczna uzyskiwana w elektrowni

g p t u

el A V

A = ⋅

ρ

η

η

η

gdzie: η_t – sprawność turbiny wodnej η_p – sprawność przekładni η_g – sprawność generatora

Wymiana ciepła Moc wytwarzana w

elektrowni wodnej

- jeŜeli cała róŜnica poziomów na niewielkim obszarze, pomijamy spadki ciśnień w przewodach doprowadzających wodę do turbiny

- prędkości wody przed i po spiętrzeniu są zbliŜone

energia potencjalna → energia elektryczna

[W]

t P_el = A^el

energia potencjalna → energia elektryczna

gH A_u =

Moc elektrowni

[W]

g

p t

el g H Q

P = ⋅ ⋅ ⋅

ρ

η

η

η

g p t u

el A V

A = ⋅ ρ ⋅ ⋅η ⋅η ⋅η

Q- przełyk turbiny

(objętość strumienia wody

przepływającego w ciągu sekundy)

Wymiana ciepła

Moc czynna oddawana do sieci

Moc elektrowni wodnej – moc czynna oddawana do sieci energetycznej

Uwzględniamy sprawność układu wyprowadzania mocy tj. straty na drodze przesyłu energii od generatora aŜ do sieci (kable, szyny, przełączniki, transformatory)

Zakładając, Ŝe ρ = 1000 kg/m³ oraz g = 9.81 m/s²

[kW]

81

.

9

el

H Q

P = ⋅ ⋅ ⋅ η ⋅ η ⋅ η ⋅ η

gdzie: η_s – sprawność układu wyprowadzającego moc do systemu elektroenergetycznego

[kW]

81

.

9 ⋅ ⋅ ⋅ η

= H Q

P

gdzie: η – współczynnik sprawność elektrowni wodnej

η_t – 0.82 – 0.92 η_g – 0.94 – 0.97 η – 0.84 - 0.90

Wymiana ciepła

Moc jednostkowa i moc efektywna

Strumień objętości Q na kolejnych łopatkach podlega zmianie pędu Siła obwodowa działająca na łopatki turbiny

) cos 1

)(

(

β

ρ ⋅ ⋅ − −

= Q v U

F

U – prędkość obwodowa wirnika Moc pobierana od strumienia

Moc pobierana od strumienia

) cos 1

)(

(

β

ρ ⋅ ⋅ ⋅ − −

=

=

∆

− E FU Q U v U

Największa moc pobierana od strumienia masy ρQ gdy U=1/2v_o i cosβ =-1

( )

2 2

0

2 2

2

1 Q v Q U Q r

E = ρ ⋅ ⋅ = ρ ⋅ ⋅ = ρ ⋅ ϖ

∆

−

ω- prędkość kątowa wirnika, r- średni promień wieńca wirnika

e Q E

P

= − η ⋅ ∆ = η ⋅ ρ ⋅ ∆

Moc efektywna na wale turbiny

Przykład: Mała elektrowania na Rabie w Dobrzycach

Energia wody spiętrzonej rzeki wynosi (energia potencjalna):

h = ok. 10m,

Masa przepływającej wody ok.2m³ = 2000 kg na sekundę

E m g h g kW

t

M = E = ⋅ ⋅ = 10 ⋅ ⋅ 2000 = 200

Największa elektrownia świata

GW

M 11 =

Energia maremotoryczna

Energia przypływów i odpływów

200 GW

Energia fal morskich

Energia prądów morskich

3 TW

7 TW

Energia pływów

r

g = Gm

Przyspieszenie grawitacyjne wywierane przez masę m

2 3 11 .10 67 .

6 kg s

G m

= ⁻ ⋅

2 0 2

) ( − ρ

=

=

k

K A

k K

r g Gm

r g Gm

Na kaŜdy element masy Ziemi działają dwie siły:

przyciągania KsięŜyca i odśrodkowa, wywołana obrotem układu Ziemia-KsięŜyc wokół wspólnego środka masy.

Na półkuli bliŜszej KsięŜyca przewaŜa siła przyciągania, a na dalszej - siła odśrodkowa.

Energia pływów – wpływ KsięŜyca

2 0 2

) ( − ρ

=

=

k K A

k K

r g Gm

r g Gm

2 2 2 2

2 2 2

0

2 1

2 )

(

k k k k k

K k

K k

K A

A k

r r r r r

Gm r

Gm r

g Gm g

g

g ρ ρ

ρ ρ

ρ _{− +}

−

=

− −

=

=

−

=

∆

k

k r

r

ρ ρ <<1 ⇒ 2

3

2

k K

k

r

g ₌ Gm ρ

∆

Energia pływów – wpływ Słońca

2 0 2

) ( − ρ

=

=

S S A

S S

r g Gm

r g Gm

3

2

S S

S

r

g ₌ Gm ρ

∆

3

 



 

= 

∆

∆

S S S

K S

K

r r m

m g

g

K S

K S

r r

m m

⋅

=

⋅

= 390

10 7 .

2

18 .

≈ 2

∆

∆

S K

g

g

Energia pływów

Wymiana ciepła

Energia przypływów i odpływów

Pod wpływem siły grawitacji od Słońca i KsięŜyca powierzchnia wody w oceanach odkształca się – kula przyjmuje kształt elipsoidy

Wymiana ciepła

Energia przypływów i odpływów

Cykl przypływ odpływ trwa 12h i 25min

Średnia róŜnica poziomów na otwartym morzu wynosi 1 - 3m RóŜnica poziomów > 5 m

Kanada (Bay of Fundy) i Australia (zatoka Talbot w Kimberley) – 11 m Anglia (Severn) – 9 m

Anglia (Severn) – 9 m Francja (Rance) – 8.5 m

Wymiana ciepła Energia fal morskich

Energia fal wywołana jest oddziaływaniem wiatru

Moc falowania jest wykładniczą funkcją

v H

g

P = ⋅ ρ ⋅

⋅ λ ⋅ 8

1

H – wysokość fali λ – długość fali ν- częstość fali

Parametry fali

2 < H < 20m; 60 < λ < 600m; 5 < ν < 20 s

0 2

0 2

0

2 2 ;

2 ;

. 0

v v g

g v g

H v

π λ ≈ π ≈

≈

Elektrownie wykorzystujące przetworzony ruch fal morskich, ze względu na lokalizację dzieli się na trzy grupy: nadbrzeŜne, przybrzeŜne - zazwyczaj

osadzone na dnie w płytkich wodach (10-20 m głębokości) i morskie (ponad 40 m głębokości).

Energia fal morskich

Istnieją dwa rozwiązania wykorzystania fal morskich napędzających, Istnieją dwa rozwiązania wykorzystania fal morskich napędzających, turbiny wodne

turbiny powietrzne.

W pierwszym rozwiązaniu woda morska pchana kolejnymi falami wpływa zwęŜającą się sztolnią do połoŜonego na górze zbiornika. Gdy w zbiorniku tym jest wystarczająca ilość wody, wówczas przelewa się ona przez upust i napędza turbinę rurową sprzęŜoną z generatorem. Po przepłynięciu przez turbinę woda wraca do morza. Instalacja taka pracuje od 1986 roku na norweskiej wyspie Toftestallen koło Bergen, dając moc 350 kW.

W drugim rozwiązaniu zbiornik jest zbudowany na platformie na brzegu morza. Fale wlewają się na podstawę platformy i wypychają powietrze do górnej części zbiornika. SpręŜone przez fale morskie powietrze wprawia w ruch turbinę napędzająca generator.

Wymiana ciepła

Konwersja energii falowania na energię elektryczną

Realizacja konwersji trudna: mała koncentracja, duŜe oscylacje energii

(maksymalne w okresie sztormów i minimalne podczas bezpiecznej pogody) - wytrzymałość materiałów

- opłacalność

- korozja przez wodę morską

- wywołane róŜnicami gęstości wody.

- wywołane pod wpływem działania wiatru, zasolenia i temperatury wody morskiej, morfologii dna

morskiego, a takŜe obrotów Ziemi.

- prądy oceanicznie są stale w ruchu i płyną tylko w jednym kierunku.

Prądy oceaniczne

Zjawisko objaśnione pierwszy raz przez Osborna Reynoldsa w 1894 r.

Nazwa wzięta od łacińskiego słowa cavitas – jama, pustka.

Kawitacja

Kawitacja

Kawitacja - zjawisko wywołane zmiennym polem ciśnienia w cieczy, polega na powstawaniu, wzroście i zaniku pęcherzyków lub innych

obszarów zamkniętych (kawern) zawierających parę danej cieczy, rozpuszczone w niej gazy lub mieszaninę wodno-parową. Pęcherzyki rosną w obszarze zmniejszonego ciśnienia poniŜej wartości

krytycznej, a później gwałtownie zmniejszają się (implozja) w

obszarze ciśnienia większego od wartości krytycznej.

Ciśnienie krytyczne

Ciśnienie krytyczne – ciśnienie, przy jakim powstaje kawitacja. ZaleŜy ono między innymi od

• rodzaju cieczy i jej temperatury,

• zawartości rozpuszczonych i nierozpuszczonych gazów oraz cząstek stałych,

Kawitacja

stałych,

• stanu termodynamicznego cieczy

• stanu ruchu cieczy,

• sposobu wytwarzania kawitacji.

Zarodek kawitacyjny

Zarodek kawitacyjny – mikropęcherzyk gazu, pary lub mikroskopijna cząstka stała niezbędna do powstania kawitacji.

Kawitacja

Kawitacja powierzchniowa powierzchniowa - występująca podczas opływu ciał, takich jak płaty aerodynamiczne, śruby okrętowe, itp.

Kawitacja

Kawitacja szczelinowa

Kawitacja szczelinowa – powstająca np. pomiędzy osłoną a

wirnikiem maszyn przepływowych.

Erozją kawitacyjną nazywane jest zjawisko mechanicznego niszczenia materiału wskutek implozji pęcherzyków

kawitacyjnych w pobliŜu lub bezpośrednio na powierzchni ścian i polegające na powstaniu ubytku materiału. Na

przebieg erozji kawitacyjnej wpływa wiele parametrów

Kawitacja

przebieg erozji kawitacyjnej wpływa wiele parametrów

uwzględniających fizyczne i chemiczne właściwości cieczy i

niszczonego materiału oraz natęŜenie kawitacji.