了解流体工质及其泄漏风险

闭式循环OTEC系统使用的流体工质应该具有低沸点、高密度和高压力等特性，氨和氟化碳是常见之选^[15]。氨具有极好的输送特性，容易获得，成本低廉，但它有毒而且易燃。另一方面，氟化碳是对臭氧层的潜在威胁。乙烷、丙烷、丁烷等碳氢化合物也是合适之选，但它们也具有易燃的缺点。

由1%的乙烷、98%丙烷以及1%的正丁烷（摩尔百分比）组成的混合流体工质，也被作为工质选择之一^[16]。该混合物可以在恒压过程中在不同的温度下蒸发和凝结，而纯流体是在恒温恒压过程中蒸发和凝结，如图5.9所示。虚线代表纯流体工质，而实线则代表混合流体工质。

假设蒸发器和冷凝器的入口温差和出口温差分别都是10℉和3℉，纯流体工质循环的对数平均温差（LMTD）是混合流体工质循环的90%^[16]。

图5.9 混合流体工质与纯流体工质的对比

混合流体相对于纯流体的另一个主要优点是，在持续结垢的情况下，由于在混合循环中换热器的传热驱动力是均匀的，混合循环可能会比纯流体维持较长的运行时间，如图5.10所示^[16]。

在图5.10中，ΔT为沿整个海水侧积垢的温差，它在结垢过程中逐渐上升。

图5.10 在生物积垢情况下混合流体工质和纯流体工质的对比(www.xing528.com)

蒸发器、涡轮机和冷凝器分别以1%～3%大气压的部分真空运行。因此，该系统必须仔细密封，以防止流体工质的潜在泄漏以及潜在的大气内漏。

5.3.1.1 由微生物淤积引起的换热器性能下降

生物实体带来的表面降解和进水管上生活物质的沉积统称为生物淤积。在闭式循环OTEC系统中，由于海水必须要通过换热器，微生物淤积可以降低其热导率进而影响其性能。这取决于水温、换热器的建造材料以及海水的营养水平等若干因素^[17]。

在1977年的一项研究中^[18]，研究人员将一些模拟换热器暴露于海水中10个月，随后发现，虽然微生物淤积程度较低，但系统的热导率显著受损。其结论是，淤积程度和传热受损两者之间的明显差异是由于生长在换热器表面的微生物吸附的（Trapped）一薄层水所引起的。

1985年在夏威夷进行的另一项研究得出结论：微生物淤积层达到25～50_μm就可以使换热器性能降低高达40%～50%^[19]。其结论是，尽管经过物理清洗，甚至是简单地刷扫或者是用海绵橡胶球疏通管道，都可以降低淤积发生的速度，但它不足以彻底抑制微生物的生长^[19]。此外，人们还发现，清洗后微生物在特定的压力下会长得更快^[20]。

镀镍或镀锌可以用于降低生物淤积。不过，镍基设计会使通道壁变厚，这有可能会降低热交换效率^[21]。此外，HWP入水口可以放置在实际海面下某处（如30m深处），而不是从真正的海面取水，从而解决生物淤积问题，因为那里的微生物要比海面上少。不过，由于温度差较低，取水层越深，海水就越冷，从而导致OTEC功率降低。

加氯是另一种选择方案。伯杰（Berger）的研究试验了这种做法，并认为用0.1mg/L的加氯水平每天处理1h将会明显减缓微生物的生长，而且在发电站的长期运行中也显示出积极的效果^[19]。不过还有另外一个相关问题需要考虑：将加氯海水排入海洋对环境的影响。幸运的是，夏威夷自然能源实验室进行的试验表明，非常小的氯含量对环境无害，同时可以成功地控制微生物淤积^[22]。