Steam Engine vs Steam Turbine
Medan ångmaskinen och ångturbinen använder den stora latenta förångningsvärmen av ånga för kraften, är den största skillnaden det maximala varvet per minut av kraftcyklerna som båda kan ge. Det finns en gräns för antalet cykler per minut som skulle kunna ge en ångdriven kolv, som är inneboende i dess design.
Ångmaskiner i lok, har norm alt dubbelverkande kolvar som körs med ånga ackumulerat på båda sidorna alternativt. Kolven är uppburen med kolvstång kopplad till ett tvärhuvud. Tvärhuvudet är vidare fäst vid ventilens styrstång med ett länkage. Ventilerna är till för tillförsel av ångan, samt för att tömma ut den använda ångan. Motorkraften som genereras med den fram- och återgående kolven omvandlas till en roterande rörelse och överförs till drivstängerna och kopplingsstängerna som driver hjulen.
I turbiner finns det skovelkonstruktioner med stål för att ge en roterande rörelse med ångflödet. Det är möjligt att identifiera tre stora tekniska framsteg som gör ångturbinerna mer effektiva för ångmaskiner. De är ångflödesriktningen, egenskaperna hos stålet som används för att tillverka turbinvingarna och metoden för att producera "superkritisk ånga".
Den moderna tekniken som används för ångflödesriktning och flödesmönster är mer sofistikerad jämfört med den gamla tekniken för perifert flöde. Införandet av direktstöt av ånga med blad i en vinkel som ger lite eller nästan ingen ryggmotstånd ger maximal energi av ångan till turbinbladens roterande rörelse.
Den superkritiska ångan produceras genom att trycksätta den normala ångan så att ångans vattenmolekyler tvingas till en punkt att den blir mer som en vätska igen, samtidigt som gasens egenskaper bibehålls; den har utmärkt energieffektivitet jämfört med vanlig het ånga.
Dessa två tekniska framsteg realiserades genom användningen av högkvalitativa stål för att tillverka vingarna. Så det var möjligt att köra turbinerna i mycket höga hastigheter och motstå det höga trycket från den superkritiska ångan för samma mängd energi som traditionell ångkraft utan att gå sönder eller ens skada bladen.
Nackdelarna med turbinerna är: små nedgångsförhållanden, som är försämring av prestanda med minskning av ångtryck eller flödeshastigheter, långsamma starttider, vilket är att undvika termiska stötar i tunna stålblad, stort kapital kostnad och den höga kvaliteten på ånga som kräver behandling av matarvatten.
Den största nackdelen med ångmaskin är dess begränsning av hastigheten och den låga effektiviteten. Normal ångmotorverkningsgrad är cirka 10 – 15 % och de nyaste motorerna kan arbeta med mycket högre verkningsgrad, cirka 35 % med introduktionen av kompakta ånggeneratorer och genom att hålla motorn i oljefritt tillstånd, vilket ökar vätskelivslängden.
För små system är ångmaskinen att föredra framför ångturbiner eftersom effektiviteten hos turbiner beror på ångkvaliteten och den höga hastigheten. Avgaserna från ångturbinerna har mycket hög temperatur och därmed låg termisk verkningsgrad också.
Med den höga kostnaden för bränslet som används för förbränningsmotorer är återfödelsen av ångmotorer synlig för närvarande. Ångmotorer är mycket bra på att återvinna avfallsenergi från många källor, inklusive avgaser från ångturbiner. Spillvärmen från ångturbinen används i kombikraftverk. Det tillåter vidare utsläpp av avfallsångan som avgas vid mycket låga temperaturer.
