Motor cu abur vs turbină cu abur
În timp ce motorul cu aburi și turbina cu abur utilizează căldura latentă mare de vaporizare a aburului pentru putere, diferența principală este revoluția maximă pe minut a ciclurilor de putere pe care ambele le-ar putea oferi. Există o limită pentru numărul de cicluri pe minut care ar putea furniza un piston alternativ acționat cu abur, inerent proiectării sale.
Mașinile cu aburi din locomotive au în mod normal pistoane cu acțiune dublă, cu abur acumulat pe ambele fețe alternativ. Pistonul este susținut cu tija pistonului conectată cu un cap transversal. Capul transversal este atașat în continuare la tija de comandă a supapei printr-o legătură. Supapele sunt destinate alimentării cu abur, precum și pentru evacuarea aburului folosit. Puterea motorului generată cu pistonul alternativ este transformată într-o mișcare de rotație și transferată pe tijele de acționare și tijele de cuplare care acționează roțile.
În turbine, există palete cu oțel pentru a da o mișcare rotativă cu fluxul de abur. Este posibil să se identifice trei progrese tehnologice majore, care fac turbinele cu abur mai eficiente față de motoarele cu aburi. Acestea sunt direcția de curgere a aburului, proprietățile oțelului utilizat pentru fabricarea paletelor turbinei și metoda de producere a „aburului supercritic”.
Tehnologia modernă utilizată pentru direcția fluxului de abur și modelul de curgere este mai sofisticată în comparație cu vechea tehnologie a fluxului periferic. Introducerea lovirii directe a aburului cu lame într-un unghi care produce puțin sau aproape deloc rezistent la spate conferă energia maximă a aburului mișcării rotative a palelor turbinei.
Aburul supercritic este produs prin presurizarea aburului normal, astfel încât moleculele de apă ale aburului sunt forțate până la un punct care devine din nou mai mult ca un lichid, păstrând în același timp proprietățile gazului; aceasta are o eficiență energetică excelentă în comparație cu aburul fierbinte normal.
Aceste două progrese tehnologice au fost realizate prin utilizarea oțelurilor de înaltă calitate pentru fabricarea paletelor. Deci, a fost posibil să funcționeze turbinele la viteze mult mai mari, rezistând la presiunea ridicată a aburului supercritic pentru aceeași cantitate de energie ca puterea tradițională a aburului, fără a rupe sau chiar a deteriora lamele.
Dezavantajele turbinelor sunt: rapoarte mici de turndown, care sunt degradarea performanței cu reducerea presiunii aburului sau a debitelor, timpii de pornire liniști, care sunt evitarea șocurilor termice în lamele subțiri de oțel, costul capitalului mare și calitatea aburului care necesită tratarea apei de alimentare.
Principalul dezavantaj al motorului cu aburi este limitarea vitezei și eficiența redusă. Eficiența normală a motoarelor cu abur este de aproximativ 10 - 15%, iar cele mai noi motoare sunt capabile să funcționeze cu o eficiență mult mai mare, în jur de 35% odată cu introducerea generatoarelor de abur compacte și prin menținerea motorului într-o stare fără ulei, crescând astfel durata de viață a fluidului.
Pentru sistemele mici, motorul cu aburi este preferat turbinelor cu abur, deoarece eficiența turbinelor depinde de calitatea aburului și de viteza mare. Eșapamentul turbinelor cu abur este la o temperatură foarte ridicată și, prin urmare, la randament termic scăzut.
Având în vedere costul ridicat al combustibilului utilizat pentru motoarele cu ardere internă, renașterea motoarelor cu abur este vizibilă în prezent. Motoarele cu aburi sunt foarte bune în recapturarea energiei reziduale din multe surse, inclusiv evacuarea turbinelor cu abur. Căldura uzată de la turbina cu abur este utilizată în centralele electrice cu ciclu combinat. În plus, permite descărcarea aburului rezidual ca evacuare la temperaturi mult mai scăzute.
