Verschil tussen stoommachine en stoomturbine

Stoommotor versus Stoomturbine

Terwijl de stoommachine en de stoomturbine de grote latente verdampingswarmte van stoom gebruiken voor het vermogen, is het grootste verschil de maximale omwenteling per minuut van de vermogenscycli die beide kunnen bieden. Er is een limiet voor het aantal cycli per minuut dat kan worden geleverd met een door stoom aangedreven heen en weer bewegende zuiger, inherent aan het ontwerp.

Stoommotoren in locomotieven hebben normaal gesproken dubbelwerkende zuigers die worden aangedreven door stoom die zich aan beide zijden ophoopt. De zuiger wordt gesteund met een zuigerstang verbonden met een kruishoofd. De kruiskop is verder bevestigd aan de klepstuurstang door een koppeling. De kleppen zijn voor toevoer van de stoom, evenals voor het afvoeren van de gebruikte stoom. Het motorvermogen gegenereerd met de heen en weer bewegende zuiger wordt omgezet in een draaiende beweging en overgebracht naar de aandrijfstangen en de koppelstangen die de wielen aandrijven.

In turbines zijn er schoepenontwerpen met staal om een ​​roterende beweging te geven met de stoomstroom. Het is mogelijk om drie belangrijke technologische ontwikkelingen te identificeren, die de stoomturbines efficiënter maken voor stoommachines. Dit zijn de stoomstroomrichting, de eigenschappen van het staal dat wordt gebruikt om de turbineschoepen te produceren en de methode voor het produceren van "superkritische stoom"..

De moderne technologie die wordt gebruikt voor de stromingsrichting van de stoom en het stroompatroon is geavanceerder dan de oude technologie van perifere stroming. De introductie van een directe slag van stoom met bladen onder een hoek die een beetje of bijna geen rugweerstand produceert, geeft de maximale energie van de stoom aan de roterende beweging van de turbinebladen.

De superkritische stoom wordt geproduceerd door de normale stoom zodanig onder druk te zetten dat de watermoleculen van de stoom worden gedwongen op een punt dat het weer meer als een vloeistof wordt, terwijl de gaseigenschappen behouden blijven; dit heeft een uitstekende energie-efficiëntie in vergelijking met de normale hete stoom.

Deze twee technologische ontwikkelingen werden gerealiseerd door het gebruik van hoogwaardig staal om de schoepen te vervaardigen. Het was dus mogelijk om de turbines op veel hoge snelheden te laten draaien, ondanks de hoge druk van de superkritische stoom voor dezelfde hoeveelheid energie als traditioneel stoomvermogen zonder de bladen te breken of zelfs te beschadigen..

De nadelen van de turbines zijn: kleine turndown ratio's, die de degradatie van de prestaties verminderen met de vermindering van stoomdruk of debieten, trage opstarttijden, om thermische schokken in dunne stalen messen, grote kapitaalkosten en de hoge kwaliteit van stoom veeleisende behandeling van voedingswater.

Het grootste nadeel van een stoommachine is de beperking van de snelheid en het lage rendement. Het normale rendement van de stoommachine ligt rond de 10 - 15% en de nieuwste motoren kunnen met een veel hogere efficiëntie werken, ongeveer 35% met de introductie van compacte stoomgeneratoren en door de motor in een olievrije staat te houden, waardoor de levensduur van de vloeistof wordt verlengd.

Voor kleine systemen heeft de stoommachine de voorkeur boven stoomturbines, omdat het rendement van de turbines afhankelijk is van de stoomkwaliteit en de hoge snelheid. De uitlaat van de stoomturbines bevindt zich op een zeer hoge temperatuur en dus ook op lage thermische efficiëntie.

Met de hoge kosten van de brandstof die wordt gebruikt voor interne verbrandingsmotoren, is momenteel de wedergeboorte van stoommachines zichtbaar. Stoommachines zijn erg goed in het herwinnen van de afvalenergie uit vele bronnen, waaronder de uitlaat van stoomturbines. De restwarmte van stoomturbines wordt gebruikt in krachtcentrales met een gecombineerde cyclus. Het laat verder toe om de afvalstoom als uitlaat bij veel lage temperaturen af ​​te voeren.