Парна машина срещу парна турбина
Докато парната машина и парната турбина използват голямата латентна топлина на изпаряване на парата за мощността, основната разлика е максималните обороти в минута на енергийните цикли, които и двете могат да осигурят. Има ограничение за броя цикли в минута, които може да осигури бутало с възвратно-постъпателно движение, задвижвано от пара, присъщо на неговия дизайн.
Парните двигатели в локомотивите обикновено имат двойно действащи бутала, работещи с пара, натрупана алтернативно от двете страни. Буталото се поддържа от бутален прът, свързан с напречна глава. Напречната глава е допълнително прикрепена към пръта за управление на клапана чрез връзка. Клапаните са както за подаване на парата, така и за изпускане на използваната пара. Мощността на двигателя, генерирана от възвратно-постъпателното бутало, се преобразува във въртеливо движение и се прехвърля към задвижващите пръти и съединителните пръти, които задвижват колелата.
В турбините има конструкции на лопатки със стомана, за да осигурят въртеливо движение с потока на парата. Възможно е да се идентифицират три основни технологични постижения, които правят парните турбини по-ефективни от парните двигатели. Те са посоката на потока на парата, свойствата на стоманата, която се използва за производството на турбинните лопатки, и метода за производство на „свръхкритична пара“.
Модерната технология, използвана за посока на потока на парата и модел на потока, е по-сложна в сравнение със старата технология на периферния поток. Въвеждането на директен удар на пара с лопатки под ъгъл, който създава малко или почти никакво обратно съпротивление, дава максималната енергия на парата за въртеливото движение на лопатките на турбината.
Свръхкритичната пара се произвежда чрез херметизиране на нормалната пара, така че водните молекули на парата да бъдат принудени до такава степен, че тя отново да стане повече като течност, като същевременно запазва свойствата на газа; това има отлична енергийна ефективност в сравнение с нормалната гореща пара.
Тези два технологични напредъка бяха реализирани чрез използването на висококачествени стомани за производството на лопатките. И така, беше възможно турбините да работят на много високи скорости, издържайки на високото налягане на суперкритичната пара за същото количество енергия като традиционната парна мощност, без да се счупят или дори повредят лопатките.
Недостатъците на турбините са: малки коефициенти на намаляване, което е влошаване на производителността с намаляване на налягането на парата или скоростта на потока, бавно време за стартиране, което е за избягване на термични удари в тънки стоманени перки, голям капитал цена и високото качество на парата, изискваща обработка на захранващата вода.
Основният недостатък на парната машина е нейното ограничение на скоростта и ниската ефективност. Нормалната ефективност на парната машина е около 10 – 15 %, а най-новите двигатели са в състояние да работят с много по-висока ефективност, около 35 % с въвеждането на компактни парогенератори и като поддържат двигателя в състояние без масло, като по този начин увеличават живота на течността.
За малки системи парната машина е за предпочитане пред парните турбини, тъй като ефективността на турбините зависи от качеството на парата и високата скорост. Отработените газове на парните турбини са с много висока температура и следователно ниска топлинна ефективност.
С високата цена на горивото, използвано за двигатели с вътрешно горене, възраждането на парните двигатели е видимо в момента. Парните двигатели са много добри при повторното улавяне на отпадъчната енергия от много източници, включително отработените газове от парни турбини. Отпадната топлина от парната турбина се използва в електроцентрали с комбиниран цикъл. Освен това позволява изхвърлянето на отпадъчната пара като отработен газ при много ниски температури.
