Tvaika dzinējs pret tvaika turbīnu
Kamēr tvaika dzinējs un tvaika turbīna izmanto lielo latento tvaika iztvaikošanas siltumu, galvenā atšķirība ir maksimālais apgriezienu skaits vienā minūtē jaudas ciklu, ko abi varētu nodrošināt. Minimālais ciklu skaits minūtē, kas varētu nodrošināt virzuļdzinēju ar tvaiku, ir raksturīgs tā konstrukcijai.
Tvaika dzinējiem lokomotīvēs parasti ir divkāršas darbības virzuļi, kas darbojas ar tvaiku, kas uzkrāts abās pusēs. Virzulis tiek atbalstīts ar virzuļa stieni, kas savienots ar šķērsgalvu. Krustveida galva ir papildus piestiprināta vārsta vadības stienim ar saiti. Vārsti paredzēti tvaika padevei, kā arī izlietotā tvaika izsūkšanai. Dzinēja jauda, kas tiek ģenerēta ar virzuļa virzuli, tiek pārveidota par rotācijas kustību un tiek pārnesta uz piedziņas stieņiem un sakabes stieņiem, kas virza riteņus.
Turbīnās ir lāpstiņu konstrukcijas ar tēraudu, lai nodrošinātu rotējošu kustību ar tvaika plūsmu. Ir iespējams identificēt trīs galvenos tehnoloģiskos sasniegumus, kas padara tvaika turbīnas efektīvākas tvaika dzinējiem. Tie ir tvaika plūsmas virziens, tērauda īpašības, ko izmanto turbīnu lāpstiņu ražošanai, un metode “superkritiskā tvaika” ražošanai.
Mūsdienu tehnoloģija, ko izmanto tvaika plūsmas virzienam un plūsmas modelim, ir sarežģītāka, salīdzinot ar veco perifērās plūsmas tehnoloģiju. Tieša tvaika sitiena ieviešana ar asmeņiem leņķī, kas nedaudz vai gandrīz nerada muguras izturību, dod maksimālu tvaika enerģiju turbīnas lāpstiņu rotācijas kustībai.
Pārkritiskais tvaiks rodas, spiedot parasto tvaiku tā, ka tvaika ūdens molekulas tiek piespiestas tā, lai tas atkal kļūtu līdzīgāks šķidrumam, vienlaikus saglabājot gāzes īpašības; tam ir lieliska energoefektivitāte salīdzinājumā ar parasto karsto tvaiku.
Šie divi tehnoloģiskie sasniegumi tika īstenoti, izmantojot lāpstiņu ražošanai augstas kvalitātes tēraudu. Tātad bija iespējams darbināt turbīnas ar lielu ātrumu, izturot superkritiskā tvaika augsto spiedienu ar tādu pašu enerģijas daudzumu kā tradicionālā tvaika jauda, nesalaužot un pat nesabojājot asmeņus.
Turbīnu trūkumi ir: mazas izslēgšanas attiecības, kas ir darbības pasliktināšanās, samazinot tvaika spiedienu vai plūsmas ātrumu, lēns palaišanas laiks, kas ir, lai izvairītos no termiskiem triecieniem plānās tērauda asmeņos, lielas kapitāla izmaksas un augstas tvaika kvalitāte, kurai nepieciešama barības ūdens attīrīšana.
Galvenais tvaika dzinēja trūkums ir tā ātruma ierobežošana un zemā efektivitāte. Normāla tvaika dzinēju efektivitāte ir aptuveni 10 - 15%, un jaunākie dzinēji spēj darboties ar daudz lielāku efektivitāti, aptuveni 35%, ieviešot kompaktus tvaika ģeneratorus un tādējādi uzturot motoru bez eļļas, tādējādi palielinot šķidruma kalpošanas laiku.
Mazām sistēmām tvaika dzinējam dod priekšroku tvaika turbīnām, jo turbīnu efektivitāte ir atkarīga no tvaika kvalitātes un lielā ātruma. Tvaika turbīnu izplūde ir ļoti augstā temperatūrā un līdz ar to arī zema siltuma efektivitāte.
Ar augstām degvielas izmaksām, ko izmanto iekšdedzes motoriem, šobrīd ir redzama tvaika dzinēju atdzimšana. Tvaika dzinēji ir ļoti labi, lai atgūtu atkritumu enerģiju no daudziem avotiem, ieskaitot tvaika turbīnu izplūdi. Tvaika turbīnas izlietoto siltumu izmanto kombinētā cikla spēkstacijās. Tas arī ļauj daudz zemā temperatūrā novadīt izplūdes tvaiku kā izplūdi.
