Gőzmotor vs gőzturbina
Míg a gőzgép és a gőzturbina a gőz nagy rejtett párolgási hőjét használja fel az energiához, a fő különbség a teljesítményciklusok maximális percenkénti fordulata, amelyet mindkettő képes biztosítani. A gőzzel hajtott dugattyús ciklusok percenkénti száma korlátozott, ami a kialakításából fakad.
A mozdonyokban lévő gőzgépek általában kettős működésű dugattyúkkal rendelkeznek, és felváltva mindkét oldalon felgyülemlik a gőz. A dugattyút keresztfejjel összekapcsolt dugattyúrúd támasztja alá. A keresztfej tovább csatlakozik a szelepvezérlő rúdhoz egy rudazattal. A szelepek a gőz ellátására, valamint a használt gőz elvezetésére szolgálnak. A dugattyúval generált motorteljesítményt forgó mozgássá alakítják át, és átadják a hajtórudaknak és a kerekeket meghajtó kapcsolórudaknak.
A turbinákban acélból készült lapátok vannak, amelyek forgó mozgást biztosítanak a gőzárammal. Három fő technológiai fejlesztés azonosítható, amelyek a gőzturbinákat hatékonyabbá teszik a gőzgépekhez képest. Ezek a gőzáramlás iránya, a turbinalapátok gyártásához használt acél tulajdonságai, valamint a „szuperkritikus gőz” előállításának módja.
A gőzáramlás irányára és áramlási mintájára használt modern technológia kifinomultabb a régi perifériás áramlási technológiához képest. A gőz közvetlen ütésének bevezetése olyan szögben, amely kismértékben vagy szinte egyáltalán nem támaszkodik vissza, a gőz maximális energiáját adja a turbinalapátok forgó mozgásához.
A szuperkritikus gőzt a normál gőz nyomás alá helyezésével állítják elő úgy, hogy a gőz vízmolekuláit olyan szintre kényszerítik, hogy ismét folyadékszerűbbé váljon, miközben megtartja a gáz tulajdonságait; ennek kiváló az energiahatékonysága a normál forró gőzhöz képest.
Ez a két technológiai fejlesztés a lapátok gyártása során kiváló minőségű acélok felhasználásával valósult meg. Így lehetséges volt a turbinák sokkal nagy fordulatszámon, a szuperkritikus gőz nagy nyomásának ellenálló, a hagyományos gőzerővel megegyező energiamennyiség mellett a lapátok törése vagy sérülése nélkül üzemeltetni a turbinákat.
A turbinák hátrányai: kis fordulatszám, ami a teljesítmény romlása a gőznyomás vagy áramlási sebesség csökkenésével, lassú indítási idők, ami a vékony acéllapátok hősokkjainak elkerülését jelenti, nagy tőke költség, és a gőzigényes tápvízkezelés magas minősége.
A gőzgép fő hátránya a sebesség korlátozása és az alacsony hatásfok. A normál gőzgép hatásfoka 10-15% körüli, a legújabb motorok pedig sokkal nagyobb, 35% körüli hatásfokkal képesek működni kompakt gőzfejlesztők bevezetésével és a motor olajmentes állapotban tartásával, növelve a folyadék élettartamát.
Kis rendszerekben a gőzgépet részesítik előnyben a gőzturbinákkal szemben, mivel a turbinák hatásfoka a gőz minőségétől és a nagy sebességtől függ. A gőzturbinák kipufogógáza nagyon magas hőmérsékletű, így a termikus hatásfok is alacsony.
A belső égésű motorokhoz használt üzemanyag magas költségével jelenleg a gőzgépek újjászületése látható. A gőzgépek nagyon jók a sok forrásból származó hulladékenergia visszanyerésében, beleértve a gőzturbinák kipufogógázát is. A gőzturbinák hulladékhőjét kombinált ciklusú erőművekben használják fel. Lehetővé teszi továbbá a hulladékgőz kiürítését kipufogógázként alacsony hőmérsékleten.
