Co to jest turbina parowa?
Turbina parowa jest urządzeniem, które jest w stanie przekształcić energię cieplną pary pod ciśnieniem w ruch obrotowy. Ten ruch obrotowy jest często wykorzystywany w elektrowniach do generowania elektryczności, chociaż może mieć również inne zastosowania. Podstawową zasadę turbin parowych po raz pierwszy napisano już w pierwszym wieku naszej ery, natomiast nowoczesna turbina parowa została zaprojektowana dopiero w 1884 r.
Pierwsza nowoczesna turbina parowa została zaprojektowana przez Sir Charlesa Parsonsa. Wykorzystano go w połączeniu z dynama do wytworzenia 7,5 kW mocy. Krótko po wynalezieniu urządzenie znalazło pierwsze zastosowanie w elektrowniach na całym świecie i na pokładach statków morskich. Wcześniej silniki parowe tłokowe były zarówno mniej wydajne, jak i trudniejsze do przystosowania do stosowania na statkach, wymagając bardziej skomplikowanych systemów niż prostego mechanizmu bezpośredniego napędu.
Turbiny parowe wykorzystują zasadę umożliwiania rozprężania się pary pod ciśnieniem w kontrolowanych etapach. Każda turbina może składać się z wielu turbin impulsowych i reakcyjnych, z których każda umożliwia rozprężanie się pary i obracanie łopatek lub wiader wewnątrz urządzenia. Większość turbin parowych stosuje oba te warianty jednocześnie, przy czym turbiny impulsowe pracują pod wysokim ciśnieniem, a niskie turbiny są wykorzystywane w turbinach reakcyjnych. Różnica między nimi polega na tym, że odmiana impulsowa wykorzystuje dyszę do wprowadzenia do wirników pary o dużej prędkości, podczas gdy wirniki w turbinach reakcyjnych same są rodzajem dyszy.
Umieszczenie turbin impulsowych i reakcyjnych w turbinie parowej może skutecznie uczynić system bardzo wydajnym. Dzięki wykorzystaniu zarówno wysokiego, jak i niskiego ciśnienia i sprawieniu, aby para działała na każdym etapie jej ekspansji, proces może pozostać wysoce izsentropowy . Oznacza to po prostu, że entropia wchodząca do systemu jest podobna do tej, która wychodzi. Inną zaletą tego projektu jest to, że wirowanie turbin powoduje ruch obrotowy, który może być idealny zarówno do wytwarzania energii, jak i do obracania łopatek lub innych mechanizmów napędowych na statkach.
Duży procent całej energii wytwarzanej na świecie wykorzystuje generatory turbin parowych. Są one obecne zarówno w elektrowniach na paliwa kopalne, jak i w elektrowniach jądrowych, przy czym te pierwsze palą węgiel lub olej w celu podgrzania wody do pary, a te drugie polegają na reakcji rozszczepienia jądrowego w celu wytworzenia pary. Ponadto część energii jest wytwarzana przy użyciu procesu zwanego skoncentrowaną energią słoneczną . Ten typ elektrowni może wykorzystywać słońce do wytwarzania pary, która może następnie obracać turbiny parowe.