Vad är en ångturbin?

En ångturbin är en anordning som kan omvandla den termiska energin i ång under tryck till roterande rörelse. Denna rotationsrörelse används ofta i kraftverk för att generera elektricitet, även om den också kan ha andra applikationer. Grundprincipen bakom ångturbiner skrevs först så tidigt som under det första århundradet e.Kr., medan den moderna ångturbinen inte utformades förrän 1884.

Den första moderna ångturbinen designades av Sir Charles Parsons. Den användes i samband med en dynamo för att generera 7,5 kW kraft. Strax efter uppfinningen fann enheten primär användning i kraftverk runt om i världen och ombord på sjöfartyg. Tidigare fram- och återgående ångmotorer var både mindre effektiva och svårare att anpassa för användning ombord på fartyg, vilket krävde komplicerade system snarare än en enkel direktdrivmekanism.

Ångturbiner använder principen om att låta trycksatt ånga expandera i kontrollerade steg. Varje turbin kan bestå av ett antal impuls- och reaktionsturbiner, som var och en gör det möjligt för ångan att expandera och vrida bladen eller skoporna i anordningen. De flesta ångturbiner utnyttjar båda dessa variationer tillsammans, varvid impulsturbinerna arbetar under högt tryck och lågt tryck används för reaktionsturbinerna. Skillnaden mellan de två är att impulssorten använder ett munstycke för att införa höghastighetsånga i rotorerna, medan rotorerna i reaktionsturbinerna själva är en typ av munstycke.

Arrangemanget av impuls- och reaktionsturbiner i en ångturbin kan effektivt göra systemet mycket effektivt. Genom att använda både högt och lågt tryck och låta ångan arbeta i varje steg av dess expansion kan processen förbli mycket isentropisk . Detta betyder helt enkelt att entropin som går in i systemet liknar den som kommer ut. Den andra fördelen med designen är att snurrningen av turbinerna skapar roterande rörelser, vilket kan vara idealiskt för både kraftproduktion och svängpaddlar eller andra drivmekanismer på fartyg.

En stor andel av all kraft som genereras i världen använder ångturbingeneratorer. De finns i både fossila bränslen och kärnkraftverk, med de förra brinnande kol eller olja för att värma vatten till ånga, och de senare förlitar sig på en kärnkraftsreaktion för att generera ångan. Dessutom genereras viss kraft med en process som kallas fokuserad solenergi . Denna typ av kraftverk kan använda solen för att producera ånga som sedan kan vända ångturbiner.