Skillnad mellan ångmotor och ångturbin

Steam Engine vs Steam Turbine

Medan ångmotor och ångturbin använder den stora latenta värmen av ångförångning för kraften, är huvudskillnaden den maximala varvtalet per minut av kraftsystemen som båda kan ge. Det finns en gräns för antalet cykler per minut som skulle kunna ge med en ångdrivet fram och återgående kolv, som är inneboende i dess konstruktion.

Ångmotorer i lokomotiv, har normalt dubbelverkande kolvar som drivs med ånga som ackumuleras i båda ansikten alternativt. Kolven är uppburen med kolvstång ansluten till ett korshuvud. Korshuvudet är vidare fäst vid ventilens styrstav genom en koppling. Ventilerna är för tillförsel av ångan, liksom för utmattning av den använda ångan. Motorkraften som alstras med den fram och återgående kolven omvandlas till en roterande rörelse och överförs till drivstavarna och kopplingsstängerna som driver hjulen.

I turbiner finns det skovlar med stål för att ge en roterande rörelse med ångflödet. Det är möjligt att identifiera tre stora tekniska framsteg, vilket gör ångturbinerna effektivare för ångmotorer. De är ångflödesriktning, egenskaperna hos det stål som används för att tillverka turbinskovlarna och metoden att producera "superkritisk ånga".

Den moderna tekniken som används för ångflödesriktning och flödesmönster är mer sofistikerad jämfört med den gamla tekniken för perifer flöde. Införandet av direkt slag av ånga med blad i en vinkel som ger en liten eller nästan ingen återbeständighet ger den maximala energin hos ångan till rotationsrörelsen hos turbinbladen.

Den superkritiska ångan produceras genom att man trycker på den normala ångan så att ångans vattenmolekyler tvingas till en punkt att det blir mer som en vätska igen, samtidigt som gasegenskaperna bibehålls. Detta har utmärkt energieffektivitet jämfört med den vanliga heta ångan.

Dessa två tekniska framsteg realiserades genom användning av högkvalitativa stål för att tillverka skovlarna. Så det var möjligt att köra turbinerna med mycket höga hastigheter mot högtryck av superkritisk ånga för samma mängd energi som traditionell ångkraft utan att bryta eller till och med skada bladet.

Nackdelarna med turbinerna är: små nedstegsförhållanden, som är nedbrytning av prestanda med minskning av ångtryck eller flödeshastigheter, långsam starttider, vilket är att undvika värmechocker i tunna stålbladen, stor kapitalkostnad och den höga Kvaliteten på ångkravsvattenbehandling.

Den största nackdelen med ångmotor är dess begränsning av hastighet och låg effektivitet. Normal ångmotor effektivitet är cirka 10-15% och de senaste motorerna kan arbeta med mycket högre effektivitet, cirka 35% med införandet av kompakta ånggeneratorer och genom att hålla motorn i oljebeständigt tillstånd, vilket ökar vätskans livslängd.

För små system föredras ångmotorn för ångturbiner eftersom effektiviteten hos turbiner beror på ångkvaliteten och höghastigheten. Ångturbinernas avgaser är vid mycket hög temperatur och därmed också låg värmeeffektivitet.

Med den höga kostnaden för bränslet som används för förbränningsmotorer är återfödningen av ångmotorer synlig för närvarande. Ångmotorer är mycket bra för att återvinna avfallsenergin från många källor, däribland ångturbinutblåsning. Avfallsvarmen från ångturbin används i kombinerade kraftverk. Det möjliggör vidare att avfallsdampen avgasas i mycket låga temperaturer.