Parni stroj protiv parne turbine
Iako parni stroj i parna turbina koriste veliku latentnu toplinu isparavanja pare za snagu, glavna je razlika u maksimalnom broju okretaja u minuti ciklusa snage koje obje mogu pružiti. Postoji ograničenje za broj ciklusa u minuti koje bi mogao izvesti klip pokretan parom, svojstveno njegovom dizajnu.
Parni strojevi u lokomotivama obično imaju dvostruke klipove koji rade s parom koja se naizmjenično skuplja na obje strane. Klip je oslonjen na klipnjaču povezanu križnom glavom. Križna glava je dodatno spojena na polugu za upravljanje ventilom. Ventili služe za dovod pare, kao i za ispuštanje korištene pare. Snaga motora proizvedena klipnim klipom pretvara se u rotacijsko gibanje i prenosi na pogonske poluge i spojne poluge koje pokreću kotače.
U turbinama postoje dizajni lopatica s čelikom za rotacijsko kretanje s protokom pare. Moguće je identificirati tri glavna tehnološka napretka, koja čine parne turbine učinkovitijima od parnih strojeva. To su smjer protoka pare, svojstva čelika koji se koristi za proizvodnju lopatica turbine i metoda proizvodnje "superkritične pare".
Moderna tehnologija koja se koristi za smjer i uzorak protoka pare je sofisticiranija u usporedbi sa starom tehnologijom perifernog protoka. Uvođenje izravnog udara pare s lopaticama pod kutom koji stvara mali ili gotovo nikakav povratni otpor daje maksimalnu energiju pare za rotacijsko kretanje lopatica turbine.
Nadkritična para nastaje pritiskom normalne pare tako da se molekule vode u pari tjeraju do točke da ponovno postane sličnija tekućini, zadržavajući svojstva plina; ima izvrsnu energetsku učinkovitost u usporedbi s normalnom vrućom parom.
Ova dva tehnološka napretka ostvarena su korištenjem visokokvalitetnih čelika za proizvodnju lopatica. Dakle, bilo je moguće pokrenuti turbine pri mnogo velikim brzinama izdržavši visoki tlak superkritične pare za istu količinu energije kao i tradicionalna snaga pare bez lomljenja ili čak oštećenja lopatica.
Nedostaci turbina su: mali omjeri smanjenja, što je degradacija performansi sa smanjenjem tlaka pare ili protoka, sporo vrijeme pokretanja, čime se izbjegavaju toplinski udari u tankim čeličnim lopaticama, veliki kapital trošak i visoka kvaliteta pare koja zahtijeva obradu napojne vode.
Glavni nedostatak parnog stroja je njegovo ograničenje brzine i niska učinkovitost. Normalna učinkovitost parnog stroja je oko 10 – 15 %, a najnoviji motori mogu raditi s mnogo većom učinkovitošću, oko 35 % uvođenjem kompaktnih generatora pare i održavanjem motora u stanju bez ulja, čime se produljuje vijek trajanja tekućine.
Za male sustave parni stroj je poželjniji od parnih turbina budući da učinkovitost turbina ovisi o kvaliteti pare i velikoj brzini. Ispuh parnih turbina ima vrlo visoku temperaturu i stoga nisku toplinsku učinkovitost.
Uz visoku cijenu goriva koje se koristi za motore s unutarnjim izgaranjem, trenutno je vidljivo ponovno rođenje parnih strojeva. Parni strojevi vrlo su dobri u prikupljanju otpadne energije iz mnogih izvora, uključujući ispušne plinove parnih turbina. Otpadna toplina iz parne turbine koristi se u elektranama kombiniranog ciklusa. Nadalje omogućuje ispuštanje otpadne pare kao ispušne plinove na mnogo niskim temperaturama.
