یکی از انواع ماشین‌ های حرارتی توربین بخار (Steam Turbine) می باشد که از این توربین ها برای تولید انرژی مکانیکی از انرژی حرارتی بخار مورد استفاده قرار داده می‌ شود. عملکرد این دستگاه، به این صورت است که بخار با فشار و دمای بالا به پره‌های توربین برخورد می‌کند و باعث چرخش آن می‌شود. این حرکت چرخشی قادر است به یک ژنراتور متصل شود و سبب تولید انرژی الکتریکی گردد. توربینهای بخار به طور گسترده در نیروگاه‌ها و صنایع برای تولید برق و دیگر فرآیندهای مکانیکی کاربرد دارد.

اجزای اصلی توربین بخار

1. بدنه (کیسینگ): ساختاری است که تمام اجزا را در خود جای می‌دهد و مسیر عبور بخار را تعیین می‌کند.
2. پره‌ها (Blade): مهم‌ترین قسمت توربینها که بخار به آن‌ها برخورد می‌کند و باعث چرخش توربین می‌شود پره ها هستند. پره‌ها به دو دسته پره‌های ثابت و پره‌های متحرک تقسیم می‌شوند.
3. رُوتور (Rotor): بخشی که پره‌های متحرک روی آن نصب شده‌اند و با برخورد بخار می‌چرخد.
4. استاتور (Stator): استاتور مجموعه‌ای از پره‌های ثابت است که بخار را هدایت می‌کنند.
5. شافت (Shaft): محور چرخشی که انرژی مکانیکی تولید شده را به ژنراتور انتقال می دهد.

نحوه کارکرد توربین بخار

1. بخار تولید شده در بویلر: ابتدا آب در یک دیگ بخار (بویلر) تا حد جوش حرارت داده شده و به بخار با فشار و دمای بالا تبدیل می‌شود.
2. ورود بخار به توربینها: بخار تولید شده با فشار به ورودی توربین هدایت می‌شود.
3. برخورد با پره‌ها: بخار با پره‌های متحرک توربینها برخورد می‌کند و به دلیل افت فشار، انرژی جنبشی بخار به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود. پره‌های توربین با فشار بخار شروع به چرخش می‌کنند.
4. تبدیل انرژی: حرکت چرخشی توربین به شافت منتقل می‌شود که می‌تواند به یک ژنراتور متصل شود و انرژی الکتریکی تولید کند.
5. خروج بخار: بخار بعد از خروج از توربین به یک کندانسور منتقل می‌شود تا به آب تبدیل شده و به چرخه بازگردد.

کاربرد توربینهای بخار

1. نیروگاه‌های حرارتی: توربینهای بخار به طور گسترده در نیروگاه‌های برق برای تولید برق از طریق سوخت‌های فسیلی یا بخار آب مورد استفاده قرار می‌گیرد.
2. صنایع پالایشگاهی و پتروشیمی: در صنایع پالایشگاهی از توربین بخار برای تولید برق و انرژی مکانیکی در فرآیندهای مختلف استفاده می‌شود.
3. کشتی‌ها و زیردریایی‌ها: در برخی از کشتی‌ها و زیردریایی‌ها نیز از توربین‌های بخار برای تولید نیروی محرکه استفاده می‌شود.

انواع توربینهای بخار

1. توربین‌های با فشار پایین، متوسط و بالا: این توربین‌ها براساس فشاری که بخار وارد می‌شود طبقه‌بندی می‌شوند.
2. توربین‌های کندانسینگ (Condensing): در این نوع توربین‌ها بخار پس از خروج به کندانسور رفته و به آب تبدیل می‌شود.
3. توربین‌های غیرکندانسینگ (Non-condensing): بخار پس از عبور از توربین دوباره در فرآیندهای صنعتی دیگر استفاده می‌شود و به طور کامل به آب تبدیل نمی‌شود.

مزایا

• بازده بالا: به ویژه در نیروگاه‌های حرارتی که با سوخت‌های فسیلی یا هسته‌ای کار می‌کنند.
• تولید پیوسته برق: برخلاف منابع متناوب مانند انرژی بادی یا خورشیدی، توربینهای بخار می‌توانند برق را به صورت مداوم تولید کنند.
• قابلیت اطمینان: توربین‌های بخار سیستم‌های نسبتاً ساده‌ای هستند که با تعمیر پره توربین و نگهداری منظم، طول عمر بالایی دارند.

معایب

• وابستگی به سوخت‌های فسیلی: تولید بخارها به سوخت‌های فسیلی وابسته است که اثرات زیست محیطی دارد.
• هزینه‌های اولیه بالا: نصب توربینهای بخار و تأسیسات مرتبط هزینه‌بر است.

توربینهای بخار به عنوان یکی از ستون‌های اصلی تولید انرژی در جهان مدرن شناخته می‌شود و نقشی کلیدی در تولید برق و پیشبرد صنایع مختلف دارد.

سوالات متداول

1. <strong>توربین بخار چیست؟

توربینهای بخار دستگاهی است که از انرژی حرارتی بخار برای تولید انرژی مکانیکی استفاده می‌کند. بخار با فشار بالا وارد توربینها شده و باعث چرخش پره‌های توربینها می‌شود، این چرخش به وسیله ژنراتور به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود.

2. توربینهای بخار چگونه کار می‌کنند؟

&lt;p&amp;gt;بخار با فشار و دمای بالا از بویلر وارد توربین شده و با عبور از میان پره‌های توربین باعث چرخش روتور می‌شود. این چرخش، انرژی مکانیکی را به ژنراتور منتقل می‌کند که در نهایت به تولید برق منجر می‌شود.

3. تفاوت توربینهای بخار با توربین گازی چیست؟

توربینهای بخار از بخار برای چرخاندن پره‌ها استفاده می‌کند، در حالی که توربین گازی از جریان گاز داغ. توربینهای بخار معمولاً در نیروگاه‌های بزرگ به کار می‌روند و بازدهی بالاتری دارند، در حالی که توربین‌های گازی برای راه‌اندازی سریع و سیستم‌های کوچکتر مناسب هستند.

4. توربینهای بخار در چه صنایعی استفاده می‌شوند؟

توربین‌های بخار عمدتاً در نیروگاه‌های برق استفاده می‌شوند، اما در صنایع دیگری مانند پالایشگاه‌ها، کارخانه‌های شیمیایی، و کارخانه‌های کاغذسازی نیز کاربرد دارند.

5. طول عمر توربینهای بخار چقدر است؟

با نگهداری مناسب، توربینهای بخار می‌توانند بیش از 30 سال به کار خود ادامه دهند.