การนำกังหันลมไปประยุกต์ใช้งาน

1.       กังหันลมเพื่อการสูบน้ำ

การสูบน้ำด้วยกังหันลมนั้น ทำได้โดยอาศัยพลังงานกลที่ได้จากกังหันลมไปหมุนเครื่องสูบน้ำแล้วนำน้ำที่ได้จากเครื่องสูบไปเก็บไว้ใช้ เพื่อการเกษตร การทำนาเกลือ การอุปโภคและบริโภค

2.       กังหันลมเพื่อผลิตไฟฟ้า

                          เป็นกังหันลมที่รับพลังงานจลน์จากการเคลื่อนที่ของลมและเปลี่ยนให้เป็นพลังงานกล จากนั้นนำพลังงานกลมาผลิตเป็นพลังงานไฟฟ้า ปัจจุบันมีการนำมาใช้ทั้งกังหันลมขนาดเล็ก และกังหันลมขนาดใหญ่

                การทำเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยอาศัยพลังงานลมก็มีปัญหาอื่นๆ ตามมาบ้างเหมือนกัน เช่น ลมพัดไม่เป็นเวลา แต่การใช้กระแสไฟฟ้านั้นมีกำหนดแน่นอน เช่น ถ้าเป็นการผลิตกระแสไฟฟ้าเพื่อแสงสว่าง เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะต้องทำงานในเวลากลางคืน เป็นต้น ดังนั้น เราจะต้องใช้แบตเตอร์รี่เป็นเครื่องช่วยเก็บกระแสไฟฟ้าไว้ใช้ในเวลาที่ไม่มีลม เมื่อเวลามีลมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะชาร์จ หรือบรรจุกระแสไฟฟ้าไว้ในแบตเตอร์รี่ ปัจจุบันนี้ประเทศต่างๆ ได้พยายามใช้เทคนิคต่างๆ ในการทำกังหันลมเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าไว้ใช้ และบรรลุเป้าหมายไปหลายประเทศแล้ว

ข้อมูลเพิ่มเติม : พลังงานลม  พัดลมไอน้ำ  ส่วนประกอบกังหันลม

กังหันลม

หลักการทำงานของกังหันลม

                กังหันลมหมุนได้เนื่องจากการที่พลังงานจลน์ของกระแสลมผลักดันใบกังหันแล้วทำให้เกิดการหมุนรอบแกนขึ้น การหมุนรอบแกนหรือรอบเพลานี้เกิดได้ 2 แบบ คือ

                แบบที่ 1 เกิดจากแรงผลักดันหรือฉุดลาก ของกระแสลมที่กระทำต่อใบกังหัน หลักการทำงานแบบนี้ได้ใช้กันมาตั้งแต่สมัยเริ่มแรกของการใช้กังหันลม  ตัวอย่างเช่น แบบเพนีโมน จะเห็นว่าด้านหนึ่งของใบกังหันจะรับลมเต็มที่ ส่วนอีกด้านหนึ่งจะสะบัดไปเป็นมุมเฉียง ทำให้ไม่เกิดแรงต้านต่อกระแสลม กังหันลมแบบนี้แกนหมุนจะตั้งอยู่ในแนวดิ่ง

                แบบที่ 2 เป็นแบบที่เกิดจากหลักการแอโรไดนามิก ซึ่งทำให้เกิดแรงยก ของปีกเครื่องบิน ดังนั้น การออกแบบใบกังหันลมจึงมีลักษณะคล้ายกับปีกของเครื่องบิน คือมีความโค้งผิวทั้งสองด้านของใบพัดไม่เท่ากัน ด้านที่มีความโค้งผิวมากกว่าจะมีแรงกดดันน้อยกว่า ส่วนด้านที่มีความโค้งผิวน้อยกว่าจะมีแรงกดดันมากกว่า จึงทำให้เกิดแรงยกบนใบกังหัน

                จากหลักการทำงานอันนี้เอง จึงทำให้เกิดกังหันลมอีกแบบหนึ่งขึ้น ที่เรียกว่ากังหันลม แบบแกนนอน ซึ่งการหมุนของแกนหรือเพลาจะอยู่ในแนวระนาบ หรือขนานกับทิศทางของลม

เทคโนโลยีกังหันลม

            กังหันลม คือ เครื่องจักรกลที่สามารถรับพลังงานจลน์  จากการเคลื่อนที่ของลมให้เป็นพลังงานกลได้ จากการนำพลังงานกลมาใช้โดยตรง และโดยอ้อม กังหันลมแบ่งออกเป็นประเภทของการจำแนกออกเป็น 2 วิธี คือ

1.       การจำแนกตามลักษณะการวาง

-          กังหันลมแบบแกนนอน หมายถึง กังหันลมที่ใช้แกนหมุนขนานกับทิศทางของกระแสลม

-          กังหันลมแบบแกนตั้ง  หมายถึง กังหันลมที่มีแกนหมุนตั้งฉากกับทิศทางของกระแสลมและตั้งฉากกับพื้นผิวโลก

2.       การจำแนกตามลักษณะแรงขับกระแสลมกระทำต่อกังหัน

-          เป็นการจำแนกการขับด้วยแรงยก และการขับด้วยแรงฉุด หรือแรงหน่วง

ข้อมูลเพิ่มเติม : การนำกังหันลมไปใช้  พัดลมไอน้ำ  พัดลมระบายอากาศ

พลังงานลม

 

    พัดลม            ลมเป็นพลังงานรูปหนึ่งซึ่งสามารถทำงานได้ เช่น สามารพัดพาเรือใบหรือวัตถุจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง นอกจากนั้นแล้วลมยังเป็นพลังงานที่สามารถแปรเปลี่ยนเป็นพลังงานรูปอื่นได้ เช่นแปรเปลี่ยนเป็นพลังงานกล พลังงานความร้อน หรือพลังงานไฟฟ้า เป็นต้น

                ลม คือ อากาศที่เคลื่อนที่    สาเหตุใหญ่ของการเกิดลมมาจาก การรับความร้อนจากดวงอาทิตย์ของผิวโลกไม่เท่ากัน พื้นผิวโลกส่วนใดได้รับความร้อนมาก อากาศบริเวณนั้นจะขยายตัวทำให้มีความหนาแน่นน้อย และจะลอยตัวสูงขึ้น อากาศบริเวณข้างเคียงที่เย็นและมีความหนาแน่นมากกว่า จะเคลื่อนเข้าไปแทนที่ จึงทำให้เกิดกระแสลมขึ้น   นอกจากนี้ยังมีสาเหตุอื่นๆอีกที่ทำให้เกิดกระแสลม เช่น การหมุนรอบตัวเองของโลก  การเกิดกลางวันกลางคืน และลักษณะของภูมิประเทศที่ต่างกัน

วิวัฒนาการการใช้พลังงานลม

            มนุษย์ใช้พลังงานลมมาประมาณห้าพันปีแล้ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งแถวบริเวณลุ่มแม่น้ำไนล์ประมาณ 200 ถึง 300 ปีก่อนคริสต์ศักราช ชาวเปอร์เซียใช้กังหันลมแบบง่ายๆ เพื่อการสีข้าว จากนั้นการใช้กังหันลมก็แพร่หลายเข้ามายังบริเวณชายฝั่งทะเลเมดิเตอร์เรเนียน บริเวณชายฝั่งทวีปแอฟริกาและเอเชีย กังหันลมได้มีวิวัฒนาการมาเรื่อยๆ เช่น จากการใช้เสื่อทำใบกังหันก็เปลี่ยนมาใช้ไม้แทน ประมาณปลายคริสต์ศตวรรษที่ 14 ชาวดัทช์ได้ทำการออกแบบแก้ไขปรับปรุงกังหันลมให้มีประสิทธิภาพในการทำงานดียิ่งขึ้น เพื่อใช้ในการสูบน้ำออกจากชายฝั่งของประเทศเนเธอร์แลนด์ ซึ่งได้ถมพื้นที่ชายฝั่งของประเทศให้ยื่นออกไปในทะเลเพื่อใช้เป็นที่เพาะปลูก และเป็นที่อยู่อาศัย พื้นที่เหล่านี้อยู่ต่ำกว่าระดับน้ำทะเล จึงจำเป็นจะต้องมีการสูบน้ำออกตลอดเวลา ปัจจุบันนี้กังหันลมของชาวดัทช์แบบโบราณก็ยังมีใช้อยู่บ้าง แต่ส่วนใหญ่มีไว้ให้ชาวต่างประเทศได้ชมกัน กังหันลมของชาวดัทช์ที่เรียกกันว่า  ดัทช์วินด์มิล Dutch Windmill

                ในคริสต์ศตวรรษที่ 16 ประเทศเนเธอร์แลนด์ได้ปรับปรุงกังหันลมจนเป็นที่รู้จักกันดีของชาวโลก เพราะกังหันลมที่ประดิษฐ์ขึ้นมานั้นมีกำลังถึง 90 แรงม้า ใน พ.ศ.2129 ประเทศเนเธอร์แลนด์ได้ประดิษฐ์กังหันลมเพื่อใช้ในกิจการของโรงงานทำกระดาษเป็นแห่งแรกของโลก ประมาณกลาง คริสต์ศตวรรษที่ 19 ประเทศเนเธอร์แลนด์มีกังหันลมใช้กว่าเก้าพันเครื่อง นอกจากประเทศเนเธอร์แลนด์แล้ว ยังมีประเทศอื่นๆ อีกหลายประเทศที่เคยใช้กังหันลมมาแล้วในอดีต เช่น ประเทศเดนมาร์ก ฝรั่งเศส อังกฤษ รัสเซีย แคนาดา สหรัฐอเมริกา อิสราเอล อินเดีย และญี่ปุ่น เป็นต้น ในประเทศไทยก็มีการใช้กังหันลมกันในบริเวณลุ่มแม่น้ำเจ้าพระยาเพื่อสูบน้ำขึ้นมาทำนา บริเวณชายฝั่งอ่าวไทยก็มีการใช้กังหันลมเพื่อทำนาเกลือ ปัจจุบันก็ยังมีใช้อยู่บ้าง เช่น จังหวัดสมุทรสาคร  สมุทรสงคราม  สมุทรปราการ และชลบุรี เป็นต้น

                การใช้กังหันลมของประเทศต่างๆ เริ่มลดน้อยลง เมื่อมีการผลิตเครื่องจักรไอน้ำ ประกอบกับเป็นสมัยที่กำลังมีการปฏิวัติอุตสาหกรรม ซึ่งจำเป็นจะต้องใช้พลังงานจักรกลเป็นจำนวนมาก กังหันลมไม่สามารถนำไปใช้ได้ทุกสถานที่ เพราะมีข้อจำกัดในเรื่องกระแสลมและกำลังที่ได้ออกมา ดังนั้นเครื่องจักรไอน้ำจึงค่อยๆ เข้ามาแทนที่กังหันลม ในเวลาต่อมาเมื่อมีการผลิตเครื่องยนต์สันดาปภายในขึ้น การใช้กังหันลมก็ยิ่งลดน้อยลงไปตามลำดับ จนกระทั่งเมื่อประมาณ พ.ศ.2516 กลุ่มประเทศผู้ผลิตและส่งน้ำมันเป็นสินค้าออก ได้ประกาศขึ้นราคาน้ำมันอย่างรวดเร็วทำให้เกิดปัญหาในด้านเชื้อเพลิงของโลก ประเทศที่ไม่มีน้ำมันเชื้อเพลิงจึงจำเป็นต้องพยายามพัฒนาพลังงานอื่นๆ มาทดแทน ประเทศไทยเราก็ได้มีการค้นคว้าทดลอง การใช้พลังงานลมในรูปแบบต่างๆ เพื่อมาทดแทนเช่นกัน

ข้อมูลเพิ่มเติม : กังหันลม  พลังงานลม  พัดลมไอน้ำ  

การผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ

                          การผลิตไฟฟ้าพลังน้ำทำได้โดยอาศัยพลังงานของน้ำตก น้ำตกอาจเกิดจากน้ำตกตามธรรมชาติ หรือน้ำตกที่เกิดจากการดัดแปลงสภาพธรรมชาติ เช่น น้ำที่ตกจากทะเลสาบบนเทือกเขาลงสู่หุบเขา กระแสน้ำในแม่น้ำไหลตกหน้าผา หรือน้ำตกที่เกิดจากการสร้างเขื่อนกั้นน้ำซึ่งอาจจะตกจากเขื่อนทางช่องที่กำหนดให้หรือถูกส่งไปตามอุโมงค์หรือคลองส่งน้ำไปตกในที่สูงชันที่เหมาะสมตามธรรมชาติ เป็นต้น การสร้างเขื่อนกั้นแม่น้ำและให้น้ำตกไหลผ่านกังหันน้ำซึ่งติดอยู่กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในโรงไฟฟ้ามีลักษณะต่างๆ กัน    พัดลมไอน้ำ

                         การทำน้ำตกเพื่อผลิตไฟฟ้าอีกวิธีหนึ่ง คือ การทำน้ำตกโดยมีคลองส่งน้ำและท่อส่งน้ำ  โดยน้ำจากอ่างเก็บน้ำ (ซึ่งอาจเป็นทะเลสาบตามธรรมชาติหรืออ่างที่เกิดจากการสร้างเขื่อน) จะไหลไปตามอุโมงค์เข้าสู่ท่อส่งน้ำซึ่งเอียงลาดลงสู่โรงไฟฟ้าด้านล่าง ปล่องที่ติดอยู่กับอุโมงค์เป็นตัวป้องกันความดันส่วนเกินที่เกิดจากน้ำไหลผ่านอุโมงค์และช่วยให้การควบคุมความเร็วของกังหันน้ำทำได้ดีขึ้น

                         ในโรงไฟฟ้าพลังน้ำ  กังหันน้ำเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญยิ่งเพราะเป็นตัวรับพลังงานจลน์ของน้ำตกซึ่งมีผลทำให้กังหันหมุนได้ การหมุนของกังหันจะทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งต่ออยู่กับกังหันหมุน และผลิตกระแสไฟฟ้าออกมา กังหันน้ำมีรูปร่างแตกต่างกันออกไป แต่อาจแบ่งได้ 2 ประเภท ใหญ่ๆ คือ

  

1.       กังหันน้ำแบบอิมพัลส์ Impulse turbines เป็นแบบที่หมุนได้ด้วยแรงกระแทกจากน้ำที่พุ่งออกมาจากหัวฉีด เช่น แบบเพลตัน Pelton เป็นต้น 

2.       กังหันน้ำแบบรีแอคชัน Reaction turbines เป็นแบบที่ทำงานโดยอาศัยแรงดันของน้ำตัวกังหันทั้งหมดจมอยู่ใต้น้ำในท่อ เช่น แบบฟรานซิส และ แบบแคแปลน เป็นต้น

กังหันน้ำแบบเพลตัน   

        เป็นแบบความเร็วรอบต่ำเหมาะสำหรับใช้กับน้ำตกที่มีเฮดสูงๆ คือ ตั้งแต่ 200 เมตร ขึ้นไป มีประสิทธิภาพร้อยละ 80 – 85 น้ำที่พุ่งออกจากหัวฉีดจะกระแทกครีบที่ขอบกังหันครีบมีลักษณะโค้งเว้ามีสันอยู่ตรงกลาง ซึ่งจะทำให้สายน้ำที่พุ่งมากระทบแยกออกเป็นสองส่วนและสะท้อนกลับ

กังหันน้ำแบบฟรานซิส

                น้ำในท่อที่อยู่รอบกังหันจะถูกลิ้นบังคับให้เข้าสู่ตัวกังหันตามแนวรัศมีของกังหัน แล้วไหลผ่านครีบกังหันลงตามแนวแกนหมุนออกสู่ภายนอก กังหันแบบนี้เป็นแบบความเร็วรอบปานกลาง ใช้กับน้ำตกขนาดเฮด 25-400 เมตร มีประสิทธิภาพถึงร้อยละ 90

กังหันน้ำแบบแคแปลน

        เป็นแบบความเร็วรอบสูง มีลักษณะคล้ายใบจักรเรือ แต่ละครีบสามารถปรับมุมเอียงได้เพื่อสะดวกในการควบคุมความเร็วรอบ เป็นแบบที่เหมาะกับน้ำตกเฮดต่ำ คือ 10-60 เมตร มีประสิทธิภาพมากกว่าร้อยละ 90 

                กังหันน้ำที่ใช้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเขื่อนภูมิพล จังหวัดตาก เป็นแบบกังหันรีแอคชั่น ซึ่งมีครีบวิ่งแบบฟรานซิสได้กำลังงานสูงสุดถึง 115000 ล้านแรงม้า ระดับน้ำสูง 123.2 เมตร น้ำที่ไหลผ่านมีปริมาณ 75.8 ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที ความเร็ว 150 รอบต่อนาที เหนือตัวกังหันขึ้นไปเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ขนาด 75 เมกะวัตต์ สามารถจ่ายไฟฟ้าส่วนใหญ่ให้แก่ภาคกลางของประเทศไทยได้ทั้งหมด

                ยังมีกังหันน้ำอีกแบบหนึ่งซึ่งทำงานโดยอาศัยทั้งแรงกระแทกของน้ำและความดันของน้ำจึงไม่ได้จัดเป็นกังหันน้ำแบบอิมพัลส์หรือแบบรีแอคชั่น  กังหันน้ำแบบนี้ คือแบบ ครอสโฟล  ลักษณะเป็นครีบเรียงกันเป็นรูปทรงกระบอก น้ำจากท่อน้ำเข้าจะไหลเข้าสู่กังหันโดยมีลิ้นบังคับทิศทางให้ผ่านครีบด้านหนึ่งและไหลออกทางครีบอีกด้านหนึ่ง กังหันน้ำแบบนี้ออกแบบสำหรับโครงการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กมากๆ เพราะมีประสิทธิภาพปานกลางคือร้อยละ 60-80 แต่สร้างได้ง่ายและราคาถูกกว่าแบบอื่นๆ

 ข้อมูลเพิ่มเติม : ประเภทของกังหันไอน้ำ  พลังงานลม  พลังงานน้ำ  พัดลมไอน้ำ

พลังงานน้ำ

พลังงานที่ได้จากน้ำ คือ พลังงานจลน์ของน้ำที่ไหลเชี่ยวในแม่น้ำหรือน้ำตก ในสมัยก่อนพลังงานน้ำถูกนำมาใช้ในงานโม่แป้งและสูบน้ำ ในปัจจุบันพลังงานน้ำถูกนำมาใช้ในการหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าด้วย พลังงานจลน์ของน้ำเปลี่ยนรูปเป็นพลังงานไฟฟ้าได้อย่างไรจะได้กล่าวถึงต่อไป สิ่งที่น่าสนใจจะพิจารณาประการแรก คือ พลังงานจลน์ของน้ำเพิ่มขึ้นได้อย่างไร และเราอาจควบคุมและนำมาใช้งานได้อย่างไร

แหล่งพลังงานที่ให้พลังงานแก่กระแสน้ำหรือน้ำตกก็คือ ดวงอาทิตย์ แสงอาทิตย์ที่ส่องไปบนทะเล มหาสมุทร จะทำให้พื้นน้ำมีอุณหภูมิสูงขึ้น เป็นผลให้บางโมเลกุลของน้ำมีพลังงานจลน์มากพอที่จะหลุดลอยออกจากผิวน้ำไปอยู่ในสภาพของไอน้ำ   ไอน้ำเหล่านี้จะไปก่อตัวเป็นก้อนเมฆในอากาศและถูกพัดพาไปที่ต่างๆ ของโลกโดยกระแสลม ก้อนเมฆที่ถูกพัดพาไปผ่านยอดเขาสูงๆ จะมีอุณหภูมิลดต่ำลง ทำให้ไอน้ำในก้อนเมฆควบแน่นกลายเป็นหยดน้ำและตกลงมาเป็นฝน  น้ำฝนที่ตกลงมาจะรวมตัวกันไหลลงสู่เชิงเขา  ในที่สุดน้ำนี้ก็จะไหลลงสู่มหาสมุทรและจะเปลี่ยนแปลงเป็นวัฏจักรของน้ำต่อไป

               

               ในกรณีที่ฝนตกลงสู่ทะเลสาบ บนพื้นที่สูงๆ หรืออ่างเก็บน้ำหน้าเขื่อนที่เราสร้างขึ้นจะทำให้มีน้ำปริมาณมากถูกเก็บกักไว้ในที่สูง น้ำนี้จะมีพลังงานศักย์เท่ากับ mgh หรือ 9.8 จูลต่อกิโลกรัมต่อความสูงหนึ่งเมตร ที่อยู่เหนือจุดที่จะนำพลังงานนี้ไปใช้งาน ความสูงของน้ำตกวัดจากจุดที่ใช้งานนี้ เรียกว่า เฮด (head) ของน้ำ เมื่อเราเปิดประตูที่ปิดกั้นน้ำในอ่างเก็บน้ำ  พลังงานศักย์ที่สะสมอยู่จะเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ ซึ่งเราสามารถนำมาทำให้กังหันน้ำหมุน เพื่อฉุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้ ข้อดีของแหล่งพลังงานนี้ คือ ให้พลังงานได้ตราบเท่าที่ยังมีฝนตกลงมาเพิ่มปริมาณน้ำชดเชยส่วนที่ไหลลงสู่ที่ต่ำไปแล้ว

                พลังงานจลน์ของน้ำในแม่น้ำลำธารอาจนำไปเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ทันที แต่เนื่องจากอัตราการไหลของน้ำยังไม่เหมาะสมจึงมีการสร้างเขื่อนขึ้นกั้นลำน้ำ เพื่อกักน้ำไว้แล้วปล่อยให้ไหลออกตามช่องทางที่สร้างขึ้นในอัตราที่ต้องการได้

ข้อมูลเพิ่มเติม  :  กังหันไอน้ำ ประเภทของกังหันไอน้ำ พัดลมไอน้ำ

กังหันไอน้ำ มีกี่ประเภท นะ ?

ประเภทของกังหันไอน้ำ

                กังหันไอน้ำแบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่

1. กังหันแรงผลักหรือกังหันความดันคงที่     มีส่วนประกอบที่สำคัญอยู่ 2 ส่วน คือ

-          หัวฉีด      ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานความร้อนจากไอน้ำให้เป็นพลังงานจลน์

-          ล้อหรือโรเตอร์      ประกอบด้วยปีกใบพัดซึ่งวางอยู่รอบๆ ล้อ ทำหน้าที่รับพลังงานจลน์ และเปลี่ยนพลังงานจลน์ให้เป็นพลังงานกลโดยการหมุนรอบแกนล้อ 

                        การทำงานของกังหันแรงผลัก มีขั้นตอนดังนี้

• 1.       มีการลดความดันในหัวฉีด เกิดการเปลี่ยนแปลงพลังงานจลน์หรือเปลี่ยนแปลงความเร็วในหัวฉีด
• 2.       ความดันไอน้ำในกังหันจะคงที่เมื่อมีความดันน้อย คือเป็นความดันหม้อดับไอ
• 3.       ความเร็วไอน้ำขณะไหลผ่านกังหันลดลง จะเปลี่ยนพลังงานจลน์เป็นพลังงานกล
• 4.       เปลี่ยนแปลงความดันไอน้ำจากความดันหม้อไอน้ำเป็นความดันหม้อดับไอในช่วงที่ผ่านปีกกังหันเพียงอย่างเดียว

กังหันแรงผลักแบ่งออกเป็น 4 ชนิด

1.    กังหันเดอลาวาล De Laval Turbine  เป็นกังหันไอน้ำแบบธรรมดาที่สร้างง่ายที่สุด จัดเป็นกังหันต้นแบบก็ว่าได้ ส่วนประกอบของกังหันชนิดนี้ จะมีชุดใบพัด 1 ชุด และมีชุดหัวฉีด 1 ชุด หัวฉีดจะติดอยู่กับที่ ส่วนของใบพัดกังหันจะเป็นแบบแถวเดียว มีหลักการทำงาน คือ เมื่อไอน้ำที่ออกจากชุดหัวฉีดพุ่งเข้ากระทบปีกกังหันแล้วจะออกไปยังหม้อดับไอทันที ดังนั้นความเร็วของไอน้ำที่ออกจากปีกกังหันจะยังสูงอยู่ ซึ่งเป็นข้อเสียของกังหันแบบนี้ เพราะว่าไม่ได้นำเอาพลังงานจลน์จากความเร็วของไอน้ำมาใช้งานให้เต็มที่ กังหันชนิดนี้จึงมีประสิทธิภาพต่ำ แต่มี ข้อดี คือ ออกแบบง่าย สร้างง่าย เหมาะที่จะใช้เป็นเครื่องจักรขนาดเล็ก โดยปกติไอน้ำที่เข้าหัวฉีดจะมีความดันประมาณ 12 บาร์ ความเร็ว 1,200 m/sec ความเร็วที่เพลากังหันประมาณ 600 m/sec ความดันไอน้ำออกจากหัวฉีดประมาณ 0.1 บาร์

2.    กังหันเคอร์ติส Curtis Turbine  มีชื่อเรียกอีกว่า กังหันหลายขั้นความเร็ว เป็นกังหันที่ปรับปรุงมาจากกังหันเดอลาวาล โดยแก้ไขข้อบกพร่องของแบบเดอลาวาลที่ว่า ความเร็วไอน้ำที่ออกจากปีกกังหันยังสูงมาก การแก้ไขทำได้โดยการติดชุดใบพัดเคลื่อนที่เพิ่มขึ้นหลายชุด เมื่อไอน้ำที่ออกจากหัวฉีดและไหลผ่านปีกกังหันชุดแรก ความเร็วจะยังสูง บังคับให้ไอน้ำผ่านปีกกังหันที่อยู่กับที่และเปลี่ยนทิศทางให้ไอน้ำเข้าปีกกังหันชุดที่เคลื่อนที่ได้ในแถวที่ 2 เมื่อออกจากแถวที่ 2 ให้ไอน้ำผ่านเข้าปีกกังหันชุดที่อยู่กับที่เพื่อเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่ให้เข้าปีกกังหันชุดเคลื่อนที่ชุดที่ 3 ได้พอดี กระทำสลับอย่างนี้จนความเร็วของไอน้ำต่ำมาก ดังนั้นไอน้ำที่ออกจากปีกกังหันที่เคลื่อนที่ชุดสุดท้ายจึงไปเข้าหม้อดับไอ  จะสังเกตเห็นว่า ชุดใบพัดเคลื่อนที่กับชุดใบพัดที่อยู่กับที่จะวางสลับกัน ในทางทฤษฎี ปีกกังหันจะมีกี่ชุดก็ได้ แต่ในทางปฏิบัติจะมีขีดจำกัด เพราะเกิดแรงเสียดทานมาก และจะสังเกตเห็นว่า ปีกกังหันที่ทางเข้าของไอน้ำจะมีขนาดเล็กกว่าปีกกังหันที่ทางออก ปีกกังหันที่ทางออกใหญ่กว่าเพราะต้องการพื้นที่มากในการขยายตัวของไอน้ำ และต้องการให้ไอน้ำที่ผ่านปีกกังหันชุดแรกเร็วมากพอที่จะให้มีความเร็วที่ทางออกพอเหมาะ แต่ทั้งนี้ปีกกังหันจะต้องสมดุล ดังนั้นความดันไอน้ำจะไม่ลดลงอีกถ้าปีกกังหันไม่สมดุล ความดันขณะไอน้ำผ่านปีกกังหันจะลดลง เพราะปีกกังหันที่ไม่สมดุลจะทำหน้าที่คล้ายๆ กับหัวฉีด กังหันจะมีปีกที่เคลื่อนที่ได้อยู่ 2 แถว กังหันแบบเคอร์ติสสามารถติดตั้งได้ถึง 50 ชุด แต่ในเครื่องจักรขนาดเล็กมักจะติดตั้งเพียง 2 ถึง 3 ชุดเท่านั้น  ข้อดี คือ จำนวนชุดน้อย มีหัวฉีด 1 ชุด และมีปีกกังหัน 1 ถึง 3 ชุด  ความเร็วรอบไม่สูงมาก   ความกว้างปีกกังหันไม่มาก ปีกกังหันสั้น  ใช้กับงานที่ความดันไม่สูงมาก   ข้อเสีย คือ มีแรงเสียดทานมาก  มีแรงหมุนวนมากกว่าปกติ ซึ่งแรงหมุนวนนี้จะเป็นแรงต้านการหมุนของกังหัน  เหมาะที่จะใช้กับงานขนาดเล็ก เช่น ใช้เป็นปั๊มน้ำเลี้ยงหม้อไอน้ำ เป็นต้น

3.    กังหันแรงผลักหลายขั้นความดัน  มีชื่อเรียกอีกอย่างว่า  กังหันซิลลี (Zoelly)   หลักการทำงานของกังหันมีอยู่ว่า พลังงานความร้อนจะเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ และพลังงานจลน์จะเปลี่ยนเป็นพลังงานกลอีกทีหนึ่ง แต่ขณะที่เปลี่ยนพลังงานความร้อนเป็นพลังงานจลน์นั้น จะมีผลทำให้ไอน้ำพุ่งเข้ากระทบกับปีกกังหันด้วยความเร็วที่สูงมาก จะทำให้เกิดการปั่นป่วนของไอน้ำ และจะทำให้ ไอน้ำหมุนวนทำให้เสียพลังงานไปโดยเปล่าประโยชน์ในปริมาณมาก  ดังนั้นจึงได้คิดแก้ไขปัญหานี้โดยการทำให้ไอน้ำลดความดันลงเป็นช่วงๆ ด้วยการบังคับให้ไอน้ำพุ่งผ่านปีกกังหันที่มีรูปร่างไม่สมดุล ซึ่งปีกกังหันที่ไม่สมดุลนี้จะทำหน้าที่เป็นหัวฉีดไปในตัว ความดันจะลดลงเป็นช่วงๆ ในขณะที่ความดันลดลง ความเร็วของไอน้ำจะเพิ่มขึ้น  ซึ่งจะบังคับให้เข้าปีกกังที่มีรูปร่างสมดุล การกระทำเป็นขั้นตอนสลับกันไป จะเป็นการลดความดันและเพิ่มความเร็วของไอน้ำเป็นช่วงๆ จนกระทั่งไอน้ำมีความดันเท่ากับความดันหม้อดับไอ   การทำงานของกังหันแบบนี้แตกต่างจากกังหันแบบเคอร์ติส คือ กังหันแบบเคอร์ติสนั้น ความดันไอน้ำจะลดลงครั้งเดียวขณะผ่านหัวฉีด ส่วนความเร็วของไอน้ำจะเพิ่มขึ้นเพียงครั้งเดียวขณะผ่านหัวฉีด และในช่วงต่อๆไปความดันจะคงที่ตลอด แต่กังหันแบบหลายขั้นความดันจะมีการลดความดันหลายครั้ง และเมื่อความดันลดลง ความเร็วจะเพิ่มขึ้น     พัดลมไอน้ำ

4.     กังหันไอน้ำแบบรวม  เป็นการรวมข้อดีของกังหันแบบหลายขั้นความเร็วกับหลายขั้นความดันไว้ด้วยกัน โดยในช่วงแรก เนื่องจากไอน้ำมีความดันสูง จึงสร้างให้เป็นแบบหลายขั้นความเร็ว เพราะว่าลดความดันแต่ละครั้ง ความเร็วจะเพิ่ม เมื่ออุณหภูมิและความดันต่ำลงมาแล้ว จึงสร้างให้เป็นกังหันแบบหลายขั้นความดัน
                หลักการทำงานมีอยู่ว่า ไอน้ำจะขยายตัวในชุดหัวฉีดในช่วงตอนเข้ากังหัน ทำให้ความดันไอน้ำลดลง แต่ความเร็วจะเพิ่มมากขึ้น จากนั้นบังคับให้ไอน้ำเข้าปีกกังหันแบบเคอร์ติสหรือกังหันหลายขั้นความเร็วนั่นเอง จากนั้นให้เข้าชุดหัวฉีดแถวที่ 2 จะทำให้ความดันลดลง ความเร็วเพิ่มขึ้น ช่วงนี้จะเป็นกังหันหลายขั้นความเร็ว แล้วให้ผ่านชุดกังหันหลายขั้นความเร็วอีก เมื่อออกจากกังหันหลายขั้นความเร็ว ก็ให้ไอน้ำผ่านเข้าชุดหัวฉีดเพื่อเพิ่มความเร็ว ซึ่งเป็นแบบกังหันหลายขั้นความดัน แล้วให้เข้าชุดกังหันหลายขั้นความเร็ว ทำอย่างนี้สลับกันไปเรื่อยๆและล้อหมุนจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ ไปยังทางออก ทั้งนี้เพื่อให้ปีกกังหันมีเนื้อที่เพียงพอในการรับการขยายตัวของไอน้ำที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ขณะที่ความดันลดลงเรื่อยๆ การเพิ่มเนื้อที่ให้กับปีกกังหันต้องระวังเรื่องความแข็งแรงของปีกกังหันอย่างมาก เพราะปีกกังหันต้องรับโมเมนตัมเพิ่มมากขึ้นเช่นกัน   ข้อดี คือ ความเร็วของกังหันไม่สูงมากนัก  ประหยัดไอน้ำ  ใช้หัวฉีดได้หลายตัวในชุดหัวฉีด 1 ชุด ทำให้การหมุนสมดุลดี  แบ่งชุดกังหันออกได้มากกว่าแบบเคอร์ติส   ข้อเสีย คือ ตัวกังหันจะยาว เพราะมีหลายขั้นตอน  เปลือกกังหันจะต้องแข็งแรง เพราะมีความดันสูง

2.   กังหันความดันแปรหรือกังหันแรงปฏิกิริยา

                      กังหันความดันแปรมีส่วนประกอบที่สำคัญ คือ มีปีกกังหันที่เคลื่อนที่ได้จำนวนหลายแถวติดอยู่ที่ล้อหมุน และปีกกังหันที่ติดอยู่กับที่หลายแถวติดที่เปลือกกังหัน วางสลับกับปีกกังหันที่เคลื่อนที่ซึ่งปีกกังหันที่อยู่กับที่จะทำหน้าที่เป็นหัวฉีด   พัดลมไอน้ำ

หลักการทำงาน

               เมื่อมีแรงมากระทำ ต้องมีแรงต้านที่มีขนาดเท่ากับแรงกระทำที่มีทิศทางตรงกันข้ามกับแรงกระทำนั้นเกิดขึ้น

 

  

ข้อมูลเพิ่มเติม : มลภาวะของน้ำ  พลังงานน้ำ  พัดลมไอน้ำ

เรามารู้จัก กังหันไอน้ำ กันดีกว่า......

 หลักการทำงานของกังหันไอน้ำ

กังหันไอน้ำเป็นอุปกรณ์เปลี่ยนพลังงานความร้อนเป็นพลังงานกล โดยการเปลี่ยนรูปพลังงาน 2 ครั้ง ครั้งแรกพลังงานความร้อนจากไอน้ำเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ โดยการใช้หัวฉีดหรือคอคอด ซึ่งจะทำให้เกิดความเร็วสูง ส่วนครั้งที่ 2 พลังงานจลน์เปลี่ยนเป็นพลังงานกล โดยการให้ไอน้ำที่มีความเร็วสูงวิ่งเข้ากระทบปีกกังหัน และทำให้ปีกกังหันหมุน โดยใช้หลักการของการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม

ข้อมูลเพิ่มเติม : กังหันไอน้ำ  พัดลมไอน้ำ  พลังงานลม  น้ำในบรรยากาศ