Steam Engine vs Steam Turbine
Vaikka höyrykone ja höyryturbiini käyttävät höyryn suurta piilevää höyrystymislämpöä tehon saamiseksi, tärkein ero on tehojaksojen suurin kierros minuutissa, jonka molemmat voivat tarjota. Höyrykäyttöisen edestakaisen männän syklien määrälle minuutissa on rajallinen sen suunnitteluun liittyvä määrä.
Veturien höyrykoneissa on tavallisesti kaksitoimiset männät, joissa höyryä kertyy vuorotellen molemmille puolille. Mäntä on tuettu männänvarrella, joka on yhdistetty ristipäähän. Ristipää on edelleen kiinnitetty venttiilin ohjaustankoon vivustolla. Venttiilit ovat sekä höyryn syöttämiseen että käytetyn höyryn poistoon. Edestakaisella männällä tuotettu moottorin teho muunnetaan pyöriväksi liikkeeksi ja siirretään vetotankoihin ja pyöriä käyttäviin kytkintankoihin.
Turbiineissa on teräksisiä siipiä, jotka antavat pyörivän liikkeen höyryvirran mukana. On mahdollista tunnistaa kolme suurta teknologista edistystä, jotka tekevät höyryturbiineista tehokkaampia kuin höyrykoneissa. Ne ovat höyryn virtaussuunta, turbiinin siipien valmistukseen käytetyn teräksen ominaisuudet ja "ylikriittisen höyryn" tuotantomenetelmä.
Höyryn virtauksen suunnan ja virtauskuvion nykyaikainen tekniikka on kehittyneempää verrattuna vanhaan reunavirtaustekniikkaan. Höyryn suoran lyönnin käyttöönotto siipillä kulmassa, joka tuottaa vähän tai lähes ei ollenkaan selkävastusta, antaa höyryn maksimaalisen energian turbiinin siipien pyörivään liikkeeseen.
Ylikriittistä höyryä tuotetaan paineistamalla normaali höyry siten, että höyryn vesimolekyylit pakotetaan siihen pisteeseen, että siitä tulee taas enemmän nestemäistä, samalla kun kaasun ominaisuudet säilyvät; tällä on erinomainen energiatehokkuus verrattuna tavalliseen kuumaan höyryyn.
Nämä kaksi teknistä kehitystä toteutettiin käyttämällä korkealaatuisia teräksiä siipien valmistuksessa. Joten oli mahdollista käyttää turbiineja paljon suurilla nopeuksilla ylikriittisen höyryn korkeaa painetta kestäen samalla energiamäärällä kuin perinteinen höyryvoima rikkomatta tai jopa vahingoittamatta siipiä.
Turbiinien haitat ovat: pienet laskusuhteet, jotka ovat suorituskyvyn heikkenemistä höyrynpaineen tai virtausnopeuksien pienentyessä, hitaat käynnistysajat, mikä tarkoittaa lämpöiskujen välttämistä ohuissa terässiivissä, suuri pääoma kustannukset ja höyryä vaativan syöttöveden käsittelyn korkea laatu.
Höyrykoneen suurin haittapuoli on sen nopeuden rajoitus ja alhainen hyötysuhde. Normaali höyrykoneen hyötysuhde on noin 10 – 15 % ja uusimmat moottorit pystyvät toimimaan paljon korkeammalla hyötysuhteella, noin 35 %, kun otetaan käyttöön kompaktit höyrygeneraattorit ja pitämällä moottori öljyttömässä kunnossa, mikä lisää nesteen käyttöikää.
Pienissä järjestelmissä höyrykone on parempi kuin höyryturbiinit, koska turbiinien hyötysuhde riippuu höyryn laadusta ja suuresta nopeudesta. Höyryturbiinien poistoilma on erittäin korkeassa lämpötilassa ja siten myös alhainen lämpöhyötysuhde.
Höyrykoneiden uudestisyntyminen on nähtävissä polttomoottoreissa käytettävän polttoaineen korkeiden kustannusten vuoksi. Höyrykoneet ovat erittäin hyviä ottamaan takaisin hukkaenergian monista lähteistä, mukaan lukien höyryturbiinien pakokaasuista. Höyryturbiinin hukkalämpöä käytetään kombivoimalaitoksissa. Lisäksi se mahdollistaa jätehöyryn purkamisen pakokaasuna paljon alhaisissa lämpötiloissa.
