蒸気タービンとは？

蒸気タービンは、加圧蒸気の熱エネルギーを回転運動に変換できるデバイスです。 この回転運動は多くの場合、発電所で発電に利用されますが、他の用途もあります。 蒸気タービンの背後にある基本原理は、最初の紀元1世紀に最初に記述されましたが、現代の蒸気タービンは1884年まで設計されていませんでした。

最初の近代的な蒸気タービンは、チャールズパーソンズirによって設計されました。 発電機と組み合わせて、7.5 kWの電力を生成するために利用されました。 その発明の直後、この装置は世界中の発電所や海軍艦艇で主に使用されました。 初期のレシプロ式蒸気エンジンは効率が低く、船上での使用に適応するのが難しく、単純な直接駆動機構ではなく複雑なシステムが必要でした。

蒸気タービンは、制御された段階で加圧蒸気を膨張させるという原理を利用しています。 各タービンは、多数のインパルスタービンとリアクションタービンで構成できます。各タービンは、蒸気を膨張させて、装置内のブレードまたはバケットを回転させることができます。 ほとんどの蒸気タービンは、これらのバリエーションの両方を協調して使用し、インパルスタービンは高圧で動作し、低圧はリアクションタービンで使用されます。 この2つの違いは、インパルス型はノズルを使用して高速蒸気をローターに導入するのに対して、反応タービンのローターはそれ自体がノズルの一種であるということです。

蒸気タービン内に衝動タービンと反応タービンを配置すると、システムを効率的に非常に効率的にすることができます。 高圧と低圧の両方を利用し、蒸気をその膨張の各段階で機能させることにより、プロセスは高度に等エントロピーのままである場合があります。 これは単に、システムに入力されるエントロピーが、出力されるエントロピーに似ていることを意味します。 この設計のもう1つの利点は、タービンの回転により回転運動が発生することです。これは、発電と回転パドルまたは船舶のその他の駆動機構の両方に最適です。

世界で生成されるすべての電力の大部分は、蒸気タービン発電機を利用しています。 それらは化石燃料と原子力発電所の両方に存在し、前者は石炭や石油を燃焼させて水を蒸気に加熱し、後者は核分裂反応に依存して蒸気を生成します。 さらに、一部の電力は、 集束太陽エネルギーとして知られるプロセスを利用して生成されます。 このタイプの発電所は、太陽を利用して蒸気を生成し、その後蒸気タービンを回すことができます。