Ero höyrykoneen ja höyryturbiinin välillä

Höyrykone vs. höyryturbiini

Vaikka höyrykone ja höyryturbiini käyttävät tehoa höyryn höyrystymisen suurella piilevällä lämmöllä, tärkein ero on tehokierrosten suurin kierros minuutissa, jonka molemmat voisivat tuottaa. Syklien lukumäärä minuutissa, jotka voisivat tarjota höyrykäyttöisellä edestakaisin liikkuvalla männällä, on rajallinen, mikä johtuu sen suunnittelusta.

Veturien höyrymoottoreissa on normaalisti kaksitoimiset männät, joiden höyryä on kertynyt molemmille puolille vaihtoehtoisesti. Mäntä on tuettu männänvarrella, joka on kytketty ristinpäähän. Ristipää on edelleen kiinnitetty venttiilin säätösauvaan liitoksella. Venttiilit ovat höyryn syöttöön samoin kuin käytetyn höyryn poistoon. Edestakaisen männän avulla tuotettu moottorin teho muunnetaan pyörivään liikkeeseen ja siirretään vetovarsiin ja vetopuikkoihin, jotka pyörittävät pyöriä.

Turbiineissa on teräksisiä siipimalleja, jotka antavat pyörivän liikkeen höyryvirtauksen kanssa. On mahdollista tunnistaa kolme suurta teknistä kehitystä, jotka tekevät höyryturbiineista tehokkaampia höyrykoneille. Ne ovat höyryn virtaussuunta, turbiinisiipien valmistuksessa käytetyn teräksen ominaisuudet ja menetelmä ”ylikriittisen höyryn tuottamiseksi”.

Höyryn virtaussuunnassa ja virtauskuviossa käytetty moderni tekniikka on hienostuneempaa verrattuna vanhaan reunavirtauksen tekniikkaan. Suoran höyryn iskun aikaansaaminen terillä kulmassa, joka tuottaa vähän tai ei ollenkaan selkänojaa, antaa höyryn suurimman energian turbiinien siipien pyörimisliikkeelle.

Ylikriittinen höyry tuotetaan paineistamalla normaali höyry siten, että höyryn vesimolekyylit pakotetaan pisteeseen, että se tulee jälleen nesteen kaltaiseksi, samalla kun kaasuominaisuudet säilyvät; tällä on erinomainen energiatehokkuus verrattuna normaaliin kuumahöyryyn.

Nämä kaksi teknistä kehitystä toteutettiin käyttämällä korkealaatuisia teräksiä siipien valmistukseen. Joten oli mahdollista ajaa turbiineja paljon suurilla nopeuksilla kestämällä ylikriittisen höyryn korkea paine samalla energianmäärällä kuin perinteinen höyryvoima rikkomatta tai jopa vahingoittamatta teriä.

Turbiinien haittoja ovat: pienet kääntymissuhteet, jotka ovat suorituskyvyn heikkeneminen höyrynpaineen tai virtausnopeuden pienenemisellä, hitaat käynnistysajat, ts. Termisten iskujen välttäminen ohuissa teräslevyissä, suuret pääomakustannukset ja korkeat laatu höyry vaativa syöttöveden käsittely.

Höyrykoneen tärkein haittapuoli on nopeuden rajoittaminen ja alhainen hyötysuhde. Normaali höyrykonemoottorin hyötysuhde on noin 10 - 15% ja uusimmat moottorit kykenevät toimimaan paljon suuremmalla hyötysuhteella, noin 35% ottamalla käyttöön kompakti höyrygeneraattorit ja pitämällä moottori öljytöntä tilassa, mikä lisää nesteen käyttöikää.

Pienissä järjestelmissä höyrykone on suositeltavampi kuin höyryturbiinit, koska turbiinien tehokkuus riippuu höyryn laadusta ja nopeudesta. Höyryturbiinien pakokaasu on erittäin korkeaa lämpötilaa ja siten myös matalaa lämpötehokkuutta.

Polttomoottoreissa käytetyn polttoaineen korkeat kustannukset aiheuttavat höyrykoneiden uudestisyntymisen tällä hetkellä. Höyrymoottorit ovat erittäin hyviä talteenottamaan jäteenergiaa monista lähteistä, mukaan lukien höyryturbiinien pakokaasut. Höyryturbiinin hukkalämpöä käytetään yhdistetyn kierron voimalaitoksissa. Lisäksi se mahdollistaa jätehöyryn purkamisen pakokaasuna paljon matalissa lämpötiloissa.