موتور بخار در مقابل توربین بخار
در حالی که موتور بخار و توربین بخار از گرمای نهان بزرگ تبخیر بخار برای نیرو استفاده می کنند، تفاوت اصلی حداکثر چرخش در دقیقه چرخه قدرت است که هر دو می توانند ارائه دهند. محدودیتی برای تعداد سیکل‌ها در دقیقه وجود دارد که می‌تواند یک پیستون رفت و برگشتی با بخار را فراهم کند که در طراحی آن ذاتی است.
موتورهای بخار در لوکوموتیوها، معمولاً دارای پیستون‌های دوتایی هستند که با بخار انباشته شده در هر دو طرف به طور متناوب کار می‌کنند. پیستون با میله پیستونی که با سر متقاطع متصل است پشتیبانی می شود. سر متقاطع توسط یک اتصال بیشتر به میله کنترل سوپاپ متصل می شود.سوپاپ ها برای تامین بخار و همچنین تخلیه بخار مصرفی هستند. نیروی موتور تولید شده با پیستون رفت و برگشتی به یک حرکت چرخشی تبدیل می شود و به میله های محرک و میله های کوپلینگ که چرخ ها را به حرکت در می آورند منتقل می شود.
در توربین‌ها، طرح‌های پره‌هایی با فولاد وجود دارد که حرکت چرخشی با جریان بخار ایجاد می‌کند. می توان سه پیشرفت تکنولوژیکی عمده را شناسایی کرد که باعث می شود توربین های بخار برای موتورهای بخار کارآمدتر شوند. آنها جهت جریان بخار، ویژگی های فولادی که برای ساخت پره های توربین استفاده می شود و روش تولید "بخار فوق بحرانی" هستند.
فناوری مدرن مورد استفاده برای جهت جریان بخار و الگوی جریان در مقایسه با فناوری قدیمی جریان محیطی پیچیده تر است. وارد کردن ضربه مستقیم بخار با پره‌ها در زاویه‌ای که مقاومت کمی یا تقریباً بدون پشت تولید می‌کند، حداکثر انرژی بخار را به حرکت چرخشی پره‌های توربین می‌دهد.
بخار فوق بحرانی با فشار دادن بخار معمولی تولید می‌شود، به طوری که مولکول‌های آب بخار به نقطه‌ای وادار می‌شوند که دوباره شبیه مایع می‌شود، در حالی که خواص گاز را حفظ می‌کند. این در مقایسه با بخار داغ معمولی کارایی انرژی بسیار خوبی دارد.
این دو پیشرفت تکنولوژیکی از طریق استفاده از فولادهای با کیفیت بالا برای تولید پره ها محقق شد. بنابراین، می‌توان توربین‌ها را با سرعت‌های بسیار بالا و تحمل فشار بالای بخار فوق‌بحرانی با همان مقدار انرژی که قدرت بخار سنتی دارد، بدون شکستن یا حتی آسیب رساندن به پره‌ها، راه‌اندازی کرد.
معایب توربین‌ها عبارتند از: نسبت‌های کوچک برگشتی، که کاهش عملکرد با کاهش فشار بخار یا نرخ جریان، زمان راه‌اندازی کند، جلوگیری از شوک حرارتی در پره‌های فولادی نازک، سرمایه زیاد است. هزینه و کیفیت بالای تصفیه آب خوراکی که نیاز به بخار دارد.
عیب اصلی موتور بخار محدودیت سرعت و راندمان پایین آن است. راندمان معمولی موتور بخار حدود 10 تا 15 درصد است و جدیدترین موتورها با معرفی ژنراتورهای بخار جمع و جور و با نگه داشتن موتور در شرایط بدون روغن و در نتیجه افزایش عمر سیال، می توانند با راندمان بسیار بالاتری در حدود 35 درصد کار کنند.
برای سیستم های کوچک، موتور بخار به توربین های بخار ترجیح داده می شود زیرا کارایی توربین ها به کیفیت بخار و سرعت بالا بستگی دارد. اگزوز توربین های بخار در دمای بسیار بالا و در نتیجه بازده حرارتی پایین نیز می باشد.
با هزینه بالای سوخت مورد استفاده برای موتورهای احتراق داخلی، در حال حاضر تولد دوباره موتورهای بخار قابل مشاهده است. موتورهای بخار در بازیابی انرژی تلف شده از بسیاری از منابع از جمله اگزوز توربین های بخار بسیار خوب هستند. گرمای تلف شده از توربین بخار در نیروگاه های سیکل ترکیبی استفاده می شود. همچنین اجازه می دهد تا بخار زباله را به عنوان اگزوز در دماهای بسیار پایین تخلیه کند.
