Höyryturbiini

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Voimalaitoksen höyryturbiinin roottori.
Höyryturbiinin lapa.

Höyryturbiini on lämpövoimakone, jolla korkeapaineisen vesihöyryn kokonaisentalpia muunnetaan mekaaniseksi energiaksi, akselin pyörimisenergiaksi. Tätä energiaa muunnetaan akseliin yhdistetyllä generaattorilla sähköenergiaksi. [1]

Höyryturbiinin historia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Ensimmäisen tunnetun höyryturbiinin rakensi muinaiskreikkalainen tiedemies Heron Aleksandrialainen [2] noin vuonna 50. Kysymyksessä oli enemmän leikkikalua muistuttava tieteellinen koelaite, mutta se oli kuitenkin aito höyryturbiini. [3]

Höyryturbiini nykyaikaisessa muodossaan on irlantilaisen insinöörin Charles A. Parsonsin keksintö vuodelta 1884. Hän rakensi ensimmäisen höyryturbiinin, joka menestyi kaupallisesti ja se myös mullisti merisodankäynnin mahdollistaen entistä nopeampien ja suurempien sotalaivojen rakentamisen.[4] Mäntähöyrykonetta paljon tehokkaampi höyryturbiini mullisti sähköntuotannon. Tasavirtaa tuottavaan dynamoon suoraan kytketty höyryturbiini eli turbogeneraattori voi pyöriä hyvinkin nopeasti, koska se ei ole sidottu generaattorin navoista johtuvaan vaihtovirran tahtiin. Vuonna 1899 Parsonsin yritys toimitti 1 MW turbogeneraattorin Saksaan Eberfeldiin.[5]

Ensimmäisen voimalakäyttöön suunnitellun höyryturbiinin valmisti ruotsalainen Gustaf de Laval 1885 [6].

Höyryturbiinin toiminta[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Höyryturbiinissa höyrynpaine työntää turbiinin siipipyörän liikkeelle. Suuremman vaikutuspinta-alan vuoksi höyryturbiinin hyötysuhde voittaa mäntähöyrykoneen moninkertaisesti.

Käyttö laivoissa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähes kaikki nykyään käytössä olevat höyrykäyttöiset laivat toimivat turbiini- tai turbosähkökoneistolla. Suurimmat höyryalukset ovat USA:n laivaston ydinkäyttöiset lentotukialukset, joissa höyrykattilana toimii ydinreaktori. Mäntäkoneisiin verrattuna höyryturbiinilla saavutetaan paljon tasaisempi käynti laivoissa. Tämän vuoksi höyryturbiinit olivat laajalti käytössä matkustajalaivoissa 70-luvulle saakka.

Käyttö sähköntuotannossa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Maassa käytetystä sähköstä suurin osa tuotetaan höyryturbiineilla. Voimalaitoksissa höyryturbiinia käytetään pyörittämään generaattoria, joka synnyttää sähkovirran. Höyryturbiinit jaetaan turbiinista tulevan höyrynpaineen perusteella lauhdeturbiineihin ja vastapaineturbiineihin. Höyryturbiinit voidaan jaotella myös höyryn syöttösuunnan suhteen aksiaaliturbiineihin ja radiaaliturbiineihin. [1]

Höyry voidaan tuottaa joko aurinkoenergian keinoin, polttamalla höyrykattilassa polttoainetta, kuten fossiilisia polttoaineita, biomassaa tai kaupunkijätettä tai ydinreaktorilla. Tulistettu höyry johdetaan ensin turbiinin korkeapaineosaan, jossa se luovuttaa enimmän osan entalpiastaan. Se kulkee edelleen laajentuen keskipainesiivistöön ja matalapainesiivistöön.

Höyryturbiinin itsensä mekaaninen hyötysuhde on jopa 0,9 - 0,96, joka tarkoittaa akselista saadun ja höyrystä otetun energian suhdetta. Jäljelle jäänyt, turbiinista poistuva höyry, sisältää usein 60 % kattilasta saadun höyryn energiasta [1]. Jäljelle jäänyttä lauhdelämpöä voidaan edelleen käyttää lämmitykseen, vaikkapa kaukolämpöverkkoon. Näin päästään jopa 0,85:n kokonaishyötysuhteeseen. [7]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta höyryturbiini.
Tämä tekniikkaan liittyvä artikkeli on tynkä. Voit auttaa Wikipediaa laajentamalla artikkelia.