Höyrykone vs. höyryturbiini
Vaikka höyrykone ja höyryturbiini käyttävät voimaan suurta piilevää höyryn höyrystyslämpöä, suurin ero on suurin syklien kierros minuutissa, jotka molemmat voisivat tuottaa. Sen suunnittelulle on ominaista syklien lukumäärä minuutissa, jotka voisivat saada aikaan höyrykäyttöisen edestakaisen männän.
Vetureiden höyrymoottoreissa on yleensä kaksitoimiset männät, joiden höyryä on kertynyt vaihtoehtoisesti. Mäntä on tuettu männänvarrella, joka on yhdistetty ristipäähän. Poikittaispää on kiinnitetty edelleen venttiilin säätösauvaan nivelellä. Venttiilit on tarkoitettu höyryn syöttämiseen sekä käytetyn höyryn tyhjentämiseen. Edestakaisin männällä tuotettu moottorin teho muutetaan pyörimisliikkeeksi ja siirretään vetotankoihin ja pyöriä käyttäviin kytkentäsauvoihin.
Turbiineissa on siipirakenteita, joissa on teräkset pyörivän liikkeen aikaansaamiseksi höyryvirtauksen kanssa. On mahdollista tunnistaa kolme merkittävää teknistä edistystä, jotka tekevät höyryturbiineista tehokkaampia höyrykoneisiin. Ne ovat höyryn virtaussuunta, turbiinin siipien valmistuksessa käytettävän teräksen ominaisuudet ja menetelmä "ylikriittisen höyryn" tuottamiseksi.
Nykyaikainen tekniikka, jota käytetään höyryn virtaussuuntaan ja virtauskuvioon, on kehittyneempi verrattuna vanhaan oheisvirtaustekniikkaan. Suoran höyryn iskeminen terillä kulmassa, joka tuottaa vähän tai ei lainkaan selkäkestävyyttä, antaa höyryn maksimaalisen energian turbiinin siipien pyörimisliikkeelle.
Ylikriittinen höyry tuotetaan paineistamalla normaali höyry siten, että höyryn vesimolekyylit pakotetaan siihen pisteeseen, että siitä tulee taas enemmän nesteen kaltainen säilyttäen samalla kaasun ominaisuudet; tällä on erinomainen energiatehokkuus verrattuna normaaliin kuumaan höyryyn.
Nämä kaksi teknistä edistystä toteutettiin käyttämällä korkealaatuisia teräksiä siipien valmistuksessa. Joten, oli mahdollista käyttää turbiineja paljon suurilla nopeuksilla kestämällä ylikriittisen höyryn korkea paine samalla energiamäärällä kuin perinteinen höyryvoima rikkomatta tai edes vahingoittamatta teriä.
Turbiinien haittoja ovat: pienet virrankatkaisusuhteet, jotka ovat suorituskyvyn heikkeneminen höyrynpaineen tai virtausnopeuksien alenemisen myötä, hidas käynnistymisaika, jolla vältetään lämpöshokit ohuissa teräslevissä, suuret pääomakustannukset ja korkeat syöttöveden käsittelyä vaativan höyryn laatu.
Höyrykoneen suurin haitta on sen nopeuden rajoittaminen ja alhainen hyötysuhde. Normaali höyrykoneiden hyötysuhde on noin 10-15%, ja uusimmat moottorit pystyvät toimimaan paljon tehokkaammin, noin 35%, kun otetaan käyttöön kompaktit höyrygeneraattorit ja pitämällä moottori öljyttömässä tilassa, mikä pidentää nesteen käyttöikää.
Pienissä järjestelmissä höyrykone on parempana kuin höyryturbiinit, koska turbiinien hyötysuhde riippuu höyryn laadusta ja suuresta nopeudesta. Höyryturbiinien pakokaasu on erittäin korkeassa lämpötilassa ja siten myös alhainen lämpötehokkuus.
Polttomoottoreissa käytetyn polttoaineen korkean hinnan myötä höyrykoneiden uudestisyntyminen on näkyvissä. Höyrymoottorit ovat erittäin hyviä talteen ottamaan hukkaenergiaa monista lähteistä, mukaan lukien höyryturbiinien pakokaasu. Höyryturbiinin hukkalämpöä käytetään yhdistetyn syklin voimaloissa. Lisäksi se sallii jätehöyryn poistamisen pakokaasuna paljon alhaisissa lämpötiloissa.
