Wat is een stoomturbine?
Een stoomturbine is een apparaat dat in staat is om de thermische energie in stoom onder druk om te zetten in roterende beweging. Deze roterende beweging wordt vaak gebruikt in energiecentrales om elektriciteit op te wekken, hoewel het ook andere toepassingen kan hebben. Het basisprincipe achter stoomturbines werd voor het eerst geschreven al in de eerste eeuw na Christus, terwijl de moderne stoomturbine pas in 1884 werd ontworpen.
De eerste moderne stoomturbine werd ontworpen door Sir Charles Parsons. Het werd gebruikt in combinatie met een dynamo om 7,5 kW vermogen te genereren. Kort na zijn uitvinding werd het apparaat voornamelijk gebruikt in energiecentrales over de hele wereld en aan boord van marineschepen. Eerdere heen en weer bewegende stoommachines waren minder efficiënt en moeilijker aan te passen voor gebruik aan boord van schepen, waarvoor ingewikkelde systemen nodig waren in plaats van een eenvoudig direct aandrijfmechanisme.
Stoomturbines maken gebruik van het principe dat stoom onder druk in gecontroleerde fasen kan uitzetten. Elke turbine kan bestaan uit een aantal impuls- en reactieturbines, die elk toestaan dat de stoom uitzet en de bladen of emmers in het apparaat draait. De meeste stoomturbines gebruiken beide variaties tegelijkertijd, waarbij de impulsturbines onder hoge druk werken en lage druk wordt gebruikt voor de reactieturbines. Het verschil tussen de twee is dat de impulsvariëteit een mondstuk gebruikt om stoom met hoge snelheid in de rotoren te brengen, terwijl de rotoren in reactieturbines zelf een type mondstuk zijn.
De opstelling van impuls- en reactieturbines in een stoomturbine kan het systeem effectief zeer efficiënt maken. Door gebruik te maken van zowel hoge als lage druk en de stoom te laten werken in elke fase van de expansie ervan, kan het proces zeer isentropisch blijven. Dit betekent eenvoudig dat de entropie die het systeem ingaat vergelijkbaar is met die welke naar buiten komt. Het andere voordeel van het ontwerp is dat het draaien van de turbines een roterende beweging veroorzaakt, wat ideaal kan zijn voor zowel stroomopwekking als draaiende peddels of andere aandrijfmechanismen op schepen.
Een groot percentage van alle opgewekte stroom ter wereld maakt gebruik van stoomturbogeneratoren. Ze zijn aanwezig in zowel fossiele brandstoffen als kerncentrales, waarbij de voormalige kolen of olie water verwarmen tot stoom, en de laatste vertrouwt op een kernsplijtingsreactie om de stoom te genereren. Bovendien wordt wat energie gegenereerd met behulp van een proces dat bekend staat als gerichte zonne-energie . Dit type elektriciteitscentrale kan de zon gebruiken om stoom te produceren die vervolgens stoomturbines kan worden.