Unterschied zwischen Dampfmaschine und Dampfturbine

Dampfmaschine gegen Dampfturbine

Während Dampfmaschine und Dampfturbine die große latente Verdampfungswärme für die Leistung nutzen, ist der Hauptunterschied die maximale Umdrehung pro Minute der Leistungszyklen, die beide liefern könnten. Es gibt eine Begrenzung für die Anzahl der Zyklen pro Minute, die mit einem durch Dampf angetriebenen Hubkolben bereitgestellt werden könnten, der seiner Konstruktion eigen ist.

Dampflokomotiven in Lokomotiven haben normalerweise doppelt wirkende Kolben, die abwechselnd mit Dampf an beiden Seiten angesammelt werden. Der Kolben wird mit einer Kolbenstange getragen, die mit einem Kreuzkopf verbunden ist. Der Kreuzkopf ist ferner durch ein Gestänge an der Ventilsteuerstange befestigt. Die Ventile dienen zur Zuführung des Dampfes sowie zum Abführen des verbrauchten Dampfes. Die mit dem Hubkolben erzeugte Motorleistung wird in eine Drehbewegung umgewandelt und auf die Antriebsstangen und die Koppelstangen übertragen, die die Räder antreiben.

In Turbinen gibt es Flügelkonstruktionen mit Stählen, die mit dem Dampfstrom eine Drehbewegung bewirken. Es lassen sich drei wichtige technologische Fortschritte identifizieren, die die Dampfturbinen für Dampfmaschinen effizienter machen. Sie sind die Strömungsrichtung des Dampfes, die Eigenschaften des Stahls, der zur Herstellung der Turbinenschaufeln verwendet wird, und die Methode zur Erzeugung von "überkritischem Dampf"..

Die moderne Technologie, die für die Dampfströmungsrichtung und das Strömungsmuster verwendet wird, ist im Vergleich zu der alten Technologie der peripheren Strömung komplexer. Die Einführung von direktem Dampfstoß mit Schaufeln in einem Winkel, der einen geringen oder fast keinen Rückenwiderstand erzeugt, verleiht der Drehbewegung der Turbinenschaufeln die maximale Energie des Dampfes.

Der überkritische Dampf wird erzeugt, indem der normale Dampf unter Druck gesetzt wird, so dass die Wassermoleküle des Dampfes so weit gezwungen werden, dass er wieder flüssiger wird, während die Gaseigenschaften erhalten bleiben; Dies hat eine ausgezeichnete Energieeffizienz im Vergleich zu normalem Heißdampf.

Diese beiden technologischen Fortschritte wurden durch die Verwendung von hochwertigen Stählen zur Herstellung der Flügel erzielt. So war es möglich, die Turbinen mit sehr hohen Drehzahlen zu betreiben und den hohen Druck des überkritischen Dampfes mit der gleichen Energiemenge wie herkömmliche Dampfkraft zu überstehen, ohne die Schaufeln zu zerbrechen oder sogar zu beschädigen.

Die Nachteile der Turbinen sind: kleine Untersetzungsverhältnisse, dh Leistungsabfall bei Verringerung des Dampfdrucks oder der Strömungsgeschwindigkeiten, langsame Anlaufzeiten, wodurch thermische Schocks in dünnen Stahlklingen, hohe Kapitalkosten und hohe Kosten vermieden werden Dampfqualität, die Speisewasseraufbereitung erfordert.

Der Hauptnachteil der Dampfmaschine ist die Begrenzung der Drehzahl und der niedrige Wirkungsgrad. Der Wirkungsgrad eines normalen Dampfmotors liegt bei 10 - 15%, und die neuesten Motoren sind in der Lage, mit der Einführung kompakter Dampferzeuger und einem ölfreien Zustand des Motors mit einem viel höheren Wirkungsgrad von 35% zu arbeiten, wodurch die Lebensdauer der Flüssigkeit erhöht wird.

Bei kleinen Anlagen wird die Dampfmaschine gegenüber Dampfturbinen bevorzugt, da der Wirkungsgrad der Turbinen von der Dampfqualität und der hohen Geschwindigkeit abhängt. Die Abgase der Dampfturbinen haben eine sehr hohe Temperatur und somit auch einen niedrigen thermischen Wirkungsgrad.

Bei den hohen Kosten des für Verbrennungsmotoren verwendeten Kraftstoffs ist derzeit die Wiedergeburt von Dampfmaschinen sichtbar. Dampfmaschinen sind sehr gut darin, die Abwärme aus vielen Quellen, einschließlich Dampfturbinenabgasen, wiederzugewinnen. Die Abwärme der Dampfturbine wird in Kombikraftwerken verwendet. Außerdem kann der Dampf bei sehr niedrigen Temperaturen als Abgas abgeführt werden.