Was ist eine Dampfturbine?
Eine Dampfturbine ist ein Gerät, das die Wärmeenergie in Druckdampf in eine Drehbewegung umwandeln kann. Diese Drehbewegung wird häufig in Kraftwerken zur Stromerzeugung eingesetzt, kann aber auch andere Anwendungen haben. Das Grundprinzip der Dampfturbinen wurde bereits im ersten Jahrhundert nach Christus beschrieben, während die moderne Dampfturbine erst 1884 entworfen wurde.
Die erste moderne Dampfturbine wurde von Sir Charles Parsons entworfen. In Verbindung mit einem Dynamo wurden damit 7,5 kW Leistung erzeugt. Kurz nach seiner Erfindung fand das Gerät erste Verwendung in Kraftwerken auf der ganzen Welt und an Bord von Marineschiffen. Frühere Hubkolben-Dampfmaschinen waren sowohl weniger effizient als auch schwieriger für den Einsatz an Bord von Schiffen anzupassen und erforderten komplizierte Systeme anstelle eines einfachen Direktantriebsmechanismus.
Dampfturbinen nutzen das Prinzip, dass sich Druckdampf in kontrollierten Stufen ausdehnen kann. Jede Turbine kann aus einer Reihe von Impuls- und Reaktionsturbinen bestehen, von denen jede es dem Dampf ermöglicht, sich auszudehnen und die Schaufeln oder Schaufeln innerhalb der Vorrichtung zu drehen. Die meisten Dampfturbinen verwenden beide Variationen zusammen, wobei die Impulsturbinen unter hohem Druck und der niedrige Druck für die Reaktionsturbinen verwendet werden. Der Unterschied zwischen den beiden besteht darin, dass die Impulssorte eine Düse verwendet, um Hochgeschwindigkeitsdampf in die Rotoren einzuführen, während die Rotoren in Reaktionsturbinen selbst eine Art Düse sind.
Die Anordnung von Impuls- und Reaktionsturbinen innerhalb einer Dampfturbine kann das System effektiv sehr effizient machen. Durch die Verwendung von sowohl hohem als auch niedrigem Druck und das Wirken des Dampfes in jeder Phase seiner Expansion kann der Prozess hochgradig isentrop bleiben. Dies bedeutet einfach, dass die Entropie, die in das System gelangt, derjenigen ähnelt, die herauskommt. Der andere Vorteil der Konstruktion besteht darin, dass das Drehen der Turbinen eine Drehbewegung erzeugt, die sowohl für die Stromerzeugung als auch für das Drehen von Paddeln oder anderen Antriebsmechanismen auf Schiffen ideal ist.
Ein Großteil des weltweit erzeugten Stroms nutzt Dampfturbinengeneratoren. Sie sind sowohl in fossilen Brennstoffen als auch in Kernkraftwerken vorhanden, wobei erstere Kohle oder Öl verbrennen, um Wasser zu Dampf zu erhitzen, und letztere auf eine Kernspaltungsreaktion angewiesen sind, um den Dampf zu erzeugen. Zusätzlich wird etwas Strom unter Verwendung eines Prozesses erzeugt, der als fokussierte Sonnenenergie bekannt ist . Diese Art von Kraftwerk kann die Sonne nutzen, um Dampf zu erzeugen, der dann Dampfturbinen drehen kann.