Parný stroj vs parná turbína
Zatiaľ čo parný stroj a parná turbína využívajú na svoju energiu veľké latentné teplo odparovania pary, hlavným rozdielom je maximálna otáčka za minútu energetických cyklov, ktorú by oba mohli poskytnúť. Jeho konštrukcia je obmedzená počtom cyklov za minútu, ktorý by mohol poskytnúť vratný piest poháňaný parou.
Parné stroje v lokomotívach majú zvyčajne dvojčinné piesty, ktoré alternatívne jazdia s párou nahromadenou na oboch stranách. Piest je nesený piestnou tyčou spojenou s krížovou hlavou. Krížová hlava je ďalej pripevnená k riadiacej tyči ventilu spojovacím mechanizmom. Ventily slúžia na prívod pary, ako aj na odsávanie použitej pary. Výkon motora generovaný vratným piestom sa prevádza na rotačný pohyb a prenáša sa na hnacie tyče a spojovacie tyče, ktoré poháňajú kolesá.
V turbínach sú k dispozícii lopatky s oceľami, ktoré umožňujú rotačný pohyb s prúdom pary. Je možné identifikovať tri hlavné technologické pokroky, vďaka ktorým sú parné turbíny efektívnejšie pre parné stroje. Sú to smer prúdenia pary, vlastnosti ocele, ktorá sa používa na výrobu lopatiek turbíny, a spôsob výroby „superkritickej pary“.
Moderná technológia používaná na smer a smer prúdenia pary je v porovnaní so starou technológiou periférneho prúdenia prepracovanejšia. Zavedenie priameho úderu pary lopatkami pod uhlom, ktorý vytvára malú alebo takmer žiadnu odolnosť voči chrbtu, poskytuje maximálnu energiu pary pre rotačný pohyb lopatiek turbíny.
Superkritická para sa vyrába natlakovaním normálnej pary tak, aby sa molekuly vody pary prinútili do bodu, že sa opäť stane viac ako kvapalina, pričom si zachovajú vlastnosti plynu; má vynikajúcu energetickú účinnosť v porovnaní s bežnou horúcou parou.
Tieto dva technologické pokroky sa dosiahli použitím vysoko kvalitných ocelí na výrobu lopatiek. Bolo teda možné prevádzkovať turbíny pri oveľa vyšších rýchlostiach, ktoré odolávajú vysokému tlaku superkritickej pary pri rovnakom množstve energie ako pri tradičnej parnej energii, bez toho, aby došlo k rozbitiu alebo dokonca k poškodeniu lopatiek.
Nevýhody turbín sú: malé prevodové pomery, ktorými sú zhoršenie výkonu pri znížení tlaku alebo prietoku pary, pomalý čas rozbehu, čo má zabrániť tepelným šokom v tenkých oceľových lopatkách, veľké kapitálové náklady a vysoké kvalita úpravy napájacej vody náročnej na paru.
Hlavnou nevýhodou parného stroja je jeho obmedzenie rýchlosti a nízka účinnosť. Normálna účinnosť parného stroja je okolo 10 - 15% a najnovšie motory sú schopné pracovať s oveľa vyššou účinnosťou, okolo 35% so zavedením kompaktných parných generátorov a udržiavaním motora v bezolejovom stave, čo zvyšuje životnosť kvapaliny.
Pre malé systémy sa uprednostňuje parný stroj pred parnými turbínami, pretože účinnosť turbín závisí od kvality pary a vysokej rýchlosti. Výfuk parných turbín má veľmi vysokú teplotu, a teda aj nízku tepelnú účinnosť.
S vysokými nákladmi na palivo používané v spaľovacích motoroch je v súčasnosti viditeľné znovuzrodenie parných strojov. Parné motory sú veľmi dobré pri zachytávaní odpadovej energie z mnohých zdrojov vrátane výfuku parných turbín. Odpadové teplo z parnej turbíny sa využíva v elektrárňach s kombinovaným cyklom. Ďalej umožňuje vypúšťanie odpadovej pary vo forme výfukových plynov pri veľmi nízkych teplotách.
