Parna mašina vs parna turbina
Dok parni stroj i parna turbina koriste veliku latentnu toplinu isparavanja pare za snagu, glavna razlika je maksimalni broj okretaja u minuti ciklusa snage koji oba mogu pružiti. Postoji ograničenje za broj ciklusa u minuti koje može da obezbedi klip sa parnim pogonom, što je svojstveno njegovom dizajnu.
Parne mašine u lokomotivama, obično imaju klipove dvostrukog dejstva koji rade sa parom akumuliranom na obe strane naizmenično. Klip je oslonjen na klipnjaču spojenu poprečnom glavom. Poprečna glava je dodatno pričvršćena na kontrolnu šipku ventila pomoću poluge. Ventili su za dovod pare, kao i za odvod iskorišćene pare. Snaga motora koja se stvara sa klipnim klipom pretvara se u rotaciono kretanje i prenosi na pogonske šipke i spojne šipke koje pokreću točkove.
U turbinama postoje dizajni lopatica sa čelikom da daju rotaciono kretanje sa protokom pare. Moguće je identificirati tri glavna tehnološka dostignuća koja čine parne turbine efikasnijim za parne mašine. To su smjer strujanja pare, svojstva čelika koji se koristi za proizvodnju lopatica turbine i metoda proizvodnje “superkritične pare”.
Savremena tehnologija koja se koristi za smjer strujanja pare i obrazac strujanja je sofisticiranija u poređenju sa starom tehnologijom perifernog strujanja. Uvođenje direktnog udarca pare sa lopaticama pod uglom koji proizvodi malo ili gotovo nikakvu otpornost na leđa daje maksimalnu energiju pare rotacionom kretanju lopatica turbine.
Superkritična para se proizvodi pritiskom normalne pare tako da su molekuli vode pare prisiljeni do tačke da ona ponovo postaje više kao tečnost, zadržavajući svojstva gasa; ovo ima odličnu energetsku efikasnost u poređenju sa normalnom toplom parom.
Ova dva tehnološka napretka ostvarena su upotrebom visokokvalitetnih čelika za proizvodnju lopatica. Dakle, bilo je moguće pokrenuti turbine pri mnogo velikim brzinama izdržavajući visoki pritisak superkritične pare za istu količinu energije kao i tradicionalna snaga pare bez lomljenja ili čak oštećenja lopatica.
Nedostaci turbina su: mali omjeri smanjenja, koji predstavljaju degradaciju performansi sa smanjenjem tlaka pare ili brzine protoka, sporo vrijeme pokretanja, čime se izbjegavaju termički udari u tankim čeličnim lopaticama, veliki kapital cijena i visok kvalitet pare zahtijeva tretman napojne vode.
Glavni nedostatak parne mašine je njeno ograničenje brzine i niska efikasnost. Normalna efikasnost parne mašine je oko 10 – 15%, a najnoviji motori su sposobni da rade sa mnogo većom efikasnošću, oko 35% sa uvođenjem kompaktnih generatora pare i održavanjem motora u stanju bez ulja, čime se produžava životni vek tečnosti.
Za male sisteme, parna mašina je poželjnija od parnih turbina jer efikasnost turbina zavisi od kvaliteta pare i velike brzine. Izduvni gas parnih turbina je na veoma visokoj temperaturi, a samim tim i niskoj toplotnoj efikasnosti.
Uz visoku cenu goriva koje se koristi za motore sa unutrašnjim sagorevanjem, preporod parnih mašina je vidljiv trenutno. Parni strojevi su vrlo dobri u ponovnom hvatanju otpadne energije iz mnogih izvora, uključujući ispušne plinove parnih turbina. Otpadna toplota iz parne turbine koristi se u elektranama sa kombinovanim ciklusom. Dalje omogućava ispuštanje otpadne pare kao izduvnih gasova na mnogo niskim temperaturama.
