Steam Engine vs Steam Turbine
Lai gan tvaika dzinējs un tvaika turbīna jaudai izmanto lielo latento tvaika iztvaikošanas siltumu, galvenā atšķirība ir jaudas ciklu maksimālais apgriezienu skaits minūtē, ko abi varētu nodrošināt. Ir ierobežots ciklu skaits minūtē, ko var nodrošināt ar tvaiku darbināmu turpgaitas virzuli, kas ir raksturīgs tā konstrukcijai.
Tvaika dzinējiem lokomotīvēs parasti ir divkāršas darbības virzuļi, kas darbojas ar tvaiku, kas uzkrājas abās pusēs. Virzulis tiek atbalstīts ar virzuļa kātu, kas savienots ar šķērsgalvu. Šķērsgalva ir tālāk piestiprināta pie vārsta vadības stieņa ar savienojumu. Vārsti ir paredzēti tvaika padevei, kā arī izlietotā tvaika novadīšanai. Dzinēja jauda, kas ģenerēta ar virzuļa virzuli, tiek pārvērsta rotācijas kustībā un tiek pārnesta uz piedziņas stieņiem un sakabes stieņiem, kas dzen riteņus.
Turbīnās ir lāpstiņu konstrukcijas ar tēraudu, lai nodrošinātu rotējošu kustību ar tvaika plūsmu. Ir iespējams identificēt trīs galvenos tehnoloģiskos sasniegumus, kas padara tvaika turbīnas efektīvākas nekā tvaika dzinējiem. Tie ir tvaika plūsmas virziens, turbīnas lāpstiņu ražošanā izmantotā tērauda īpašības un “superkritiskā tvaika” iegūšanas metode.
Mūsdienu tehnoloģija, ko izmanto tvaika plūsmas virzienam un plūsmas modelim, ir sarežģītāka salīdzinājumā ar veco perifērās plūsmas tehnoloģiju. Tvaika tieša trieciena ieviešana ar lāpstiņām leņķī, kas rada nelielu vai gandrīz nekādu pretestību, piešķir maksimālu tvaika enerģiju turbīnas lāpstiņu rotējošajai kustībai.
Superkritiskais tvaiks tiek ražots, saspiežot parasto tvaiku tā, ka tvaika ūdens molekulas tiek piespiestas līdz tādam līmenim, ka tas atkal kļūst vairāk kā šķidrums, vienlaikus saglabājot gāzes īpašības; tam ir lieliska energoefektivitāte salīdzinājumā ar parasto karsto tvaiku.
Šie divi tehnoloģiskie sasniegumi tika realizēti, lāpstiņu ražošanā izmantojot augstas kvalitātes tēraudu. Tādējādi bija iespējams darbināt turbīnas ar lielu ātrumu, izturot superkritiskā tvaika augsto spiedienu, nodrošinot tādu pašu enerģijas daudzumu kā tradicionālā tvaika jauda, nesalaužot vai pat nesabojājot lāpstiņas.
Turbīnu trūkumi ir šādi: mazs apgriezienu skaits, kas ir veiktspējas pasliktināšanās, samazinoties tvaika spiedienam vai plūsmas ātrumam, lēns palaišanas laiks, kas ir paredzēts, lai izvairītos no termiskiem triecieniem plānās tērauda lāpstiņās, liels kapitāls. izmaksas un augsta tvaika prasīga ūdens attīrīšanas kvalitāte.
Galvenais tvaika dzinēja trūkums ir tā ātruma ierobežojums un zemā efektivitāte. Parastā tvaika dzinēja efektivitāte ir aptuveni 10 – 15 %, un jaunākie dzinēji spēj strādāt ar daudz augstāku efektivitāti, ap 35 %, ieviešot kompaktos tvaika ģeneratorus un uzturot dzinēju bez eļļas, tādējādi palielinot šķidruma kalpošanas laiku.
Mazām sistēmām priekšroka dodama tvaika dzinējam, nevis tvaika turbīnām, jo turbīnu efektivitāte ir atkarīga no tvaika kvalitātes un lielā ātruma. Tvaika turbīnu izplūde ir ļoti augstā temperatūrā un līdz ar to arī zema termiskā efektivitāte.
Ar iekšdedzes dzinējiem izmantotās degvielas augstām izmaksām šobrīd ir redzama tvaika dzinēju atdzimšana. Tvaika dzinēji ļoti labi spēj atgūt atkritumu enerģiju no daudziem avotiem, tostarp tvaika turbīnu izplūdes gāzēm. Tvaika turbīnas atkritumu siltums tiek izmantots kombinētā cikla elektrostacijās. Tas turklāt ļauj izvadīt atkritumu tvaiku kā izplūdes gāzi daudz zemās temperatūrās.
