المحرك البخاري مقابل التوربينات البخارية
بينما يستخدم المحرك البخاري والتوربينات البخارية الحرارة الكامنة الكبيرة لتبخير البخار للحصول على الطاقة ، فإن الاختلاف الرئيسي هو أقصى ثورة في الدقيقة لدورات الطاقة التي يمكن أن يوفرها كلاهما. هناك حد لعدد الدورات في الدقيقة التي يمكن أن توفر مكبسًا تردديًا مدفوعًا بالبخار ، متأصلًا في تصميمه.
المحركات البخارية في القاطرات ، عادة ما يكون لها مكابس مزدوجة الفعل تعمل بالبخار المتراكم على كلا الوجهين بدلاً من ذلك. يتم دعم المكبس بقضيب مكبس متصل برأس متقاطع. يتم توصيل الرأس المتقاطع أيضًا بقضيب التحكم في الصمام بواسطة وصلة.الصمامات مخصصة لتزويد البخار وكذلك لاستنفاد البخار المستخدم. يتم تحويل قوة المحرك المتولدة بواسطة المكبس الترددي إلى حركة دورانية ويتم نقلها إلى قضبان القيادة وقضبان التوصيل التي تحرك العجلات.
في التوربينات ، توجد تصميمات دوارة من الفولاذ لإعطاء حركة دورانية مع تدفق البخار. من الممكن تحديد ثلاثة تطورات تكنولوجية رئيسية تجعل التوربينات البخارية أكثر كفاءة للمحركات البخارية. إنها اتجاه تدفق البخار ، وخصائص الفولاذ المستخدم في تصنيع ريش التوربينات ، وطريقة إنتاج "البخار فوق الحرج".
تعد التقنية الحديثة المستخدمة في اتجاه تدفق البخار ونمط التدفق أكثر تعقيدًا مقارنة بالتقنية القديمة للتدفق المحيطي. إن إدخال ضربة مباشرة للبخار مع شفرات بزاوية تنتج القليل من المقاومة للظهر أو تكاد تكون معدومة تعطي أقصى طاقة للبخار للحركة الدوارة لشفرات التوربين.
ينتج البخار فوق الحرج عن طريق الضغط على البخار العادي بحيث يتم إجبار جزيئات الماء في البخار على أن يصبح مثل السائل مرة أخرى ، مع الاحتفاظ بخصائص الغاز ؛ هذا له كفاءة طاقة ممتازة مقارنة بالبخار الساخن العادي.
تم تحقيق هذين التقدمين التكنولوجيين من خلال استخدام الفولاذ عالي الجودة لتصنيع الريش. لذلك ، كان من الممكن تشغيل التوربينات بسرعات عالية جدًا لتحمل الضغط العالي للبخار فوق الحرج للحصول على نفس كمية الطاقة مثل طاقة البخار التقليدية دون كسر أو حتى إتلاف الشفرات.
عيوب التوربينات هي: معدلات دوران صغيرة ، وهي تدهور الأداء مع تقليل ضغط البخار أو معدلات التدفق ، وأوقات بدء بطيئة ، وهي تجنب الصدمات الحرارية في ريش الصلب الرقيقة ، ورأس المال الكبير التكلفة ، والجودة العالية للبخار الذي يتطلب معالجة مياه التغذية.
العيب الرئيسي للمحرك البخاري هو محدودية السرعة وانخفاض الكفاءة. تبلغ كفاءة المحرك البخاري العادي حوالي 10-15٪ وأحدث المحركات قادرة على العمل بكفاءة أعلى بكثير ، حوالي 35٪ مع إدخال مولدات البخار المدمجة ومن خلال الحفاظ على المحرك في حالة خالية من الزيت ، وبالتالي زيادة عمر السائل.
بالنسبة للأنظمة الصغيرة ، يُفضل المحرك البخاري على التوربينات البخارية لأن كفاءة التوربينات تعتمد على جودة البخار والسرعة العالية. يكون عادم التوربينات البخارية في درجة حرارة عالية جدًا وبالتالي كفاءة حرارية منخفضة أيضًا.
مع ارتفاع تكلفة الوقود المستخدم لمحركات الاحتراق الداخلي ، يمكن رؤية ولادة جديدة للمحركات البخارية في الوقت الحاضر. تعتبر المحركات البخارية جيدة جدًا في استعادة الطاقة المهدورة من العديد من المصادر بما في ذلك عادم التوربينات البخارية. تُستخدم الحرارة المهدرة من التوربينات البخارية في محطات توليد الطاقة ذات الدورة المركبة. كما أنه يسمح بتفريغ بخار النفايات كعادم في درجات حرارة منخفضة للغاية.
