Nguyên lý hoạt động của Tua-bin hơi nước

Tua bin hơi nước khai thác năng lượng từ hơi nước, dòng điện sẽ được tạo ra khi tua bin quay bởi tác động của hơi nước.

Hơi nước ở nhiệt độ cao đang bốc hơi có thể tạo ra năng lượng, dạng năng lượng tiềm ẩn này được gọi là enthalpy. Ví dụ như nồi áp suất, khi áp lực của hơi nước bên trong nồi đạt đến một mức nhất định, nó sẽ làm quay nút thoát hơi ở trên để hơi nước thoát bớt ra ngoài. Hơi nước nóng lên sẽ giãn nở rất nhiều, hơi nước giãn nở trong nồi kín tích tụ năng lượng tạo ra áp suất lớn làm quay nút thoát hơi và thoát ra bên ngoài. Với cơ chế nhiệt động lực học này, có thể ứng dụng hơi nước làm lực đẩy pít-tông cho động cơ.

Alstom đã áp dụng cơ chế này để chế tạo tua bin quay nhờ hơi nước và chuyển hóa thành năng lượng cơ học với hiệu suất cao nhất có thể. Hơi nước nóng sẽ đi vào tua bin và được xả ra bằng một nguồn lạnh, nhiệt độ lạnh làm cho hơi nước ngưng tụ thành nước và đi ra ngoài. Giữa công đoạn hút và xả thì hơi nước lúc này mang năng lượng lớn nhất.

Để chuyển hóa hơi nước thành điện, bên trong tua bin có chứa hàng loạt các cánh nhỏ bao gồm cánh cố định ở giữa tua bin và cánh di động gắn vào rotor. Khi hơi nước đi qua cánh cố định, tiết diện hẹp lại làm cho vận tốc hơi nước tăng lên. Cũng giống như dòng sông, khi đến những đoạn sông hẹp thì nước chảy rất xiết. Do đó khi luồng hơi nước đi qua dãy cánh cố định thì vận tốc sẽ tăng lên rất cao, lúc này nhiệt năng của hơi nước bắt đầu chuyển thành động năng. Sau khi qua các cánh cố định thì hơi nước sẽ di chuyển thẳng đến các cánh di động. Những cánh di động cong theo một hướng để làm thay đổi luồng hơi nước và di chuyển liên tục. Những cánh này chuyển động nhờ được gắn vào rotor và làm quay rotor.