Steam Engine vs Steam Turbine
Míg a gőzgép és a gőzturbina a nagy látens gőzpárolgási hőt használja a teljesítményhez, a fő különbség a teljesítményciklusok percenkénti maximális fordulatszáma, amelyet mindkettő képes biztosítani. Van egy korlátja annak a percenkénti ciklusszámnak, amely gőzzel hajtott, dugattyús dugattyút képes biztosítani, ami a kialakításában rejlik.
A mozdonyokban működő gőzmotorok általában kettős működésű dugattyúkkal működnek, amelyek mindkét oldalon felgyülemlett gőzzel járnak. A dugattyút egy keresztfejjel összekötött dugattyúrúd támasztja meg. A keresztfej tovább kapcsolódik a szelepvezérlő rúdhoz egy kapcsolóval. A szelepek gőzellátásra, valamint a használt gőz elszívására szolgálnak. A dugattyúval létrehozott motor teljesítménye forgó mozgássá alakul át, és átkerül a hajtórudakra és a kerekeket hajtó tengelykapcsolórudakra.
A turbinákban vannak olyan acéllemezek, amelyek rotációs mozgást biztosítanak a gőz áramlásával. Három fő technológiai fejlődés azonosítható, amelyek a gőzturbinákat hatékonyabbá teszik a gőzgépek számára. Ezek a gőz áramlási iránya, a turbina lapátok gyártásához használt acél tulajdonságai és a „szuperkritikus gőz” előállításának módszere.
A gőzáramlás irányához és áramlási mintázatához használt modern technológia kifinomultabb, mint a perifériás áramlás régi technológiája. A közvetlen gőzütés bevezetése lapátokkal olyan szögben, amely kis mértékben vagy szinte semmilyen ellenállást nem eredményez, a gőz maximális energiáját adja a turbinapengék forgási mozgásának.
A szuperkritikus gőzt úgy állítják elő, hogy a normál gőzt úgy nyomás alá helyezik, hogy a gőz vízmolekulái arra a pontra kényszerülnek, hogy újra jobban hasonlítson folyadékra, miközben megőrzik a gáz tulajdonságait; ennek kiváló energiahatékonysága van a normál forró gőzhöz képest.
Ez a két technológiai fejlődés a lapátok gyártásához kiváló minőségű acélok felhasználásával valósult meg. Tehát a turbinákat sokkal nagyobb sebességgel, a szuperkritikus gőz magas nyomásának ellenállásával, ugyanolyan energiamennyiséggel lehetett működtetni, mint a hagyományos gőzerőt, a pengék törése vagy akár megrongálása nélkül.
A turbinák hátrányai a következők: kicsi lekapcsolási arányok, amelyek a teljesítmény romlása a gőznyomás vagy az áramlási sebesség csökkentésével, a lassú indítási idők, ami a vékony acéllapátok hőhatásainak elkerülése, a nagy tőkeköltség és a magas a gőz minősége igényes tápvízkezelést.
A gőzgép fő hátránya a sebesség korlátozása és az alacsony hatásfok. A normál gőzgépek hatékonysága 10-15% körül mozog, és a legújabb motorok sokkal nagyobb hatékonysággal képesek működni, kb. 35% -ot a kompakt gőzfejlesztők bevezetésével és a motor olajmentes állapotban tartásával, ezáltal növelve a folyadék élettartamát.
Kis rendszereknél a gőzgép előnyben részesíti a gőzturbinákat, mivel a turbinák hatékonysága a gőz minőségétől és a nagy sebességtől függ. A gőzturbinák kipufogógáza nagyon magas hőmérsékleten van, így alacsony a hőhatásfok is.
A belső égésű motorok üzemanyagának magas költsége miatt jelenleg a gőzgépek újjászületése látható. A gőzgépek nagyon jól képesek visszaszerezni a hulladékenergiát számos forrásból, beleértve a gőzturbinák kipufogógázait is. A gőzturbinák hulladékhőjét kombinált ciklusú erőművekben használják fel. Ez lehetővé teszi továbbá a hulladékgőz kipufogásként történő kibocsátását jóval alacsonyabb hőmérsékleten.
