Ατμομηχανή vs Steam Turbine
Ενώ, η ατμομηχανή και ο ατμοστρόβιλος χρησιμοποιούν τη μεγάλη λανθάνουσα θερμότητα της εξάτμισης του ατμού για την ισχύ, η κύρια διαφορά είναι η μέγιστη περιστροφή ανά λεπτό των κύκλων ισχύος που θα μπορούσαν να παρέχουν και οι δύο. Υπάρχει ένα όριο για τον αριθμό των κύκλων ανά λεπτό που θα μπορούσε να παρέχει ένα παλινδρομικό έμβολο με ατμό, εγγενές στη σχεδίασή του.
Οι ατμομηχανές σε ατμομηχανές, έχουν συνήθως έμβολα διπλής ενέργειας που λειτουργούν με ατμό συσσωρευμένο και στις δύο όψεις εναλλακτικά. Το έμβολο στηρίζεται με ράβδο εμβόλου που συνδέεται με εγκάρσια κεφαλή. Η εγκάρσια κεφαλή συνδέεται περαιτέρω στη ράβδο ελέγχου της βαλβίδας μέσω ενός συνδέσμου. Οι βαλβίδες είναι για την παροχή του ατμού, καθώς και για την εξάντληση του χρησιμοποιημένου ατμού. Η ισχύς του κινητήρα που παράγεται με το παλινδρομικό έμβολο μετατρέπεται σε περιστροφική κίνηση και μεταφέρεται στις ράβδους μετάδοσης κίνησης και στις ράβδους ζεύξης που κινούν τους τροχούς.
Στις τουρμπίνες, υπάρχουν σχέδια πτερυγίων με χάλυβα για να δίνουν μια περιστροφική κίνηση με τη ροή του ατμού. Είναι δυνατό να εντοπιστούν τρεις σημαντικές τεχνολογικές εξελίξεις, οι οποίες κάνουν τους ατμοστρόβιλους πιο αποδοτικούς σε σχέση με τις ατμομηχανές. Είναι η κατεύθυνση ροής ατμού, οι ιδιότητες του χάλυβα που χρησιμοποιείται για την κατασκευή των πτερυγίων του στροβίλου και η μέθοδος παραγωγής «υπερκρίσιμου ατμού».
Η σύγχρονη τεχνολογία που χρησιμοποιείται για την κατεύθυνση ροής ατμού και το μοτίβο ροής είναι πιο εξελιγμένη σε σύγκριση με την παλιά τεχνολογία περιφερειακής ροής. Η εισαγωγή του άμεσου χτυπήματος ατμού με πτερύγια υπό γωνία που παράγει ελάχιστα ή σχεδόν καθόλου αντίσταση στην πλάτη δίνει τη μέγιστη ενέργεια του ατμού στην περιστροφική κίνηση των πτερυγίων του στροβίλου.
Ο υπερκρίσιμος ατμός παράγεται με την πίεση του κανονικού ατμού έτσι ώστε τα μόρια του νερού του ατμού να εξαναγκάζονται σε σημείο που να γίνει περισσότερο υγρό και πάλι, διατηρώντας παράλληλα τις ιδιότητες του αερίου. έχει εξαιρετική ενεργειακή απόδοση σε σύγκριση με τον κανονικό ζεστό ατμό.
Αυτές οι δύο τεχνολογικές εξελίξεις πραγματοποιήθηκαν μέσω της χρήσης χάλυβα υψηλής ποιότητας για την κατασκευή των πτερυγίων. Έτσι, ήταν δυνατό να λειτουργήσουν οι τουρμπίνες σε πολύ υψηλές ταχύτητες αντέχοντας την υψηλή πίεση του υπερκρίσιμου ατμού για την ίδια ποσότητα ενέργειας με την παραδοσιακή ισχύ ατμού χωρίς να σπάσουν ή ακόμη και να καταστρέψουν τα πτερύγια.
Τα μειονεκτήματα των στροβίλων είναι: μικρές αναλογίες απόσβεσης, που είναι η υποβάθμιση της απόδοσης με τη μείωση της πίεσης ή του ρυθμού ροής ατμού, αργοί χρόνοι εκκίνησης, που είναι η αποφυγή θερμικών κραδασμών σε λεπτά πτερύγια χάλυβα, μεγάλο κεφάλαιο κόστος και η υψηλή ποιότητα επεξεργασίας νερού τροφοδοσίας που απαιτεί ατμό.
Το κύριο μειονέκτημα της ατμομηχανής είναι ο περιορισμός της ταχύτητας και η χαμηλή απόδοση. Η κανονική απόδοση ατμομηχανών είναι περίπου 10 – 15 % και οι νεότεροι κινητήρες μπορούν να λειτουργούν με πολύ υψηλότερη απόδοση, περίπου 35% με την εισαγωγή συμπαγών γεννητριών ατμού και διατηρώντας τον κινητήρα σε κατάσταση χωρίς λάδι, αυξάνοντας έτσι τη διάρκεια ζωής του υγρού.
Για μικρά συστήματα, η ατμομηχανή προτιμάται από τους ατμοστρόβιλους, καθώς η απόδοση των στροβίλων εξαρτάται από την ποιότητα του ατμού και την υψηλή ταχύτητα. Η εξάτμιση των ατμοστροβίλων είναι σε πολύ υψηλή θερμοκρασία και επομένως χαμηλή θερμική απόδοση.
Με το υψηλό κόστος του καυσίμου που χρησιμοποιείται για κινητήρες εσωτερικής καύσης, η αναγέννηση των ατμομηχανών είναι ορατή επί του παρόντος. Οι ατμομηχανές είναι πολύ καλές στην ανάκτηση της απορριπτόμενης ενέργειας από πολλές πηγές, συμπεριλαμβανομένων των καυσαερίων των ατμοστροβίλων. Η απορριπτόμενη θερμότητα από τον ατμοστρόβιλο χρησιμοποιείται σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής συνδυασμένου κύκλου. Επιτρέπει περαιτέρω την απόρριψη των απορριμμάτων ατμού ως καυσαερίων σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες.
