Parní stroj vs parní turbína
Zatímco parní stroj a parní turbína využívají k výrobě energie velké latentní výparné teplo páry, hlavním rozdílem je maximální otáčky za minutu energetických cyklů, které by oba mohly poskytnout. Existuje limit pro počet cyklů za minutu, které by mohly zajistit parou poháněný vratný píst, který je vlastní jeho konstrukci.
Parní stroje v lokomotivách mají normálně dvojčinné písty poháněné párou akumulovanou střídavě na obou čelech. Píst je podepřen pístnicí spojenou s křížovou hlavou. Křížová hlavice je dále připojena k ovládací tyči ventilu táhlem. Ventily jsou pro přívod páry i pro odvod použité páry. Výkon motoru generovaný vratným pístem se převádí na rotační pohyb a přenáší se na hnací tyče a spojovací tyče, které pohánějí kola.
U turbín existují lopatkové konstrukce s ocelí, které umožňují rotační pohyb s proudem páry. Je možné identifikovat tři hlavní technologické pokroky, díky nimž jsou parní turbíny účinnější vůči parním strojům. Jsou to směr proudění páry, vlastnosti oceli, která se používá k výrobě lopatek turbíny, a způsob výroby „superkritické páry“.
Moderní technologie používaná pro směr proudění páry a vzor proudění je sofistikovanější ve srovnání se starou technologií obvodového proudění. Zavedení přímého nárazu páry lopatkami pod úhlem, který nevytváří malou nebo téměř žádnou zpětnou odolnost, dává maximální energii páry rotačnímu pohybu lopatek turbíny.
Nadkritická pára se vyrábí natlakováním normální páry tak, že molekuly vody z páry jsou vytlačeny do bodu, kdy se opět stane více jako kapalina, přičemž si zachová vlastnosti plynu; má vynikající energetickou účinnost ve srovnání s normální horkou párou.
Tyto dva technologické pokroky byly realizovány díky použití vysoce kvalitních ocelí k výrobě lopatek. Bylo tedy možné provozovat turbíny při mnohem vysokých rychlostech, které odolávají vysokému tlaku nadkritické páry na stejné množství energie jako tradiční parní energie, aniž by došlo k rozbití nebo dokonce poškození lopatek.
Nevýhody turbín jsou: malé útlumové poměry, což je degradace výkonu se snížením tlaku páry nebo průtoku, pomalé doby spouštění, což má zabránit tepelným šokům v tenkých ocelových lopatkách, velký kapitál cenu a vysokou kvalitu úpravy napájecí vody náročné na páru.
Hlavní nevýhodou parního stroje je jeho omezení rychlosti a nízká účinnost. Běžná účinnost parního stroje je kolem 10 – 15 % a nejnovější motory jsou schopny pracovat s mnohem vyšší účinností, kolem 35 %, se zavedením kompaktních parních generátorů a udržováním motoru ve stavu bez oleje, čímž se prodlužuje životnost kapaliny.
U malých systémů se dává přednost parnímu stroji před parními turbínami, protože účinnost turbín závisí na kvalitě páry a vysoké rychlosti. Výfuk z parních turbín má velmi vysokou teplotu, a tím i nízkou tepelnou účinnost.
Vzhledem k vysokým nákladům na palivo používané pro spalovací motory je v současnosti patrné znovuzrození parních strojů. Parní stroje jsou velmi dobré v zachycování odpadní energie z mnoha zdrojů, včetně výfukových plynů parních turbín. Odpadní teplo z parní turbíny se využívá v elektrárnách s kombinovaným cyklem. Dále umožňuje vypouštění odpadní páry jako výfuku při mnohem nízkých teplotách.
