Parní stroj je strojní zařízení, které mění energii páry vzniklé při ohřevu vody v mechanický pohyb. Základní myšlenka spočívá v expanzi páry, jež působí tlakem na pohyblivé součásti — nejčastěji na píst ve válci nebo na lopatky turbíny. Pára vzniká v kotli zahřívaném spalováním paliva nebo jiným zdrojem tepla; ve stroji se její tlak směřuje pomocí ventilů tak, aby vznikl řízený vratný nebo rotační pohyb. Moderní texty rozlišují mezi klasickými pístovými stroji a následně rozšířenými parními turbínami, které mění páru přímo na rotační pohyb.

Hlavní části a princip činnosti

Typický pístový parní stroj se skládá z kotle, potrubí, válce s pístem, ventilového rozvodu, ojnice a setrvačníku. Kotlem se vyrábí přehřátá nebo nasycená pára; ventily řídí její přívod na jednu či druhou stranu pístu. Pohyb pístu je převáděn ojnicí na klikový mechanizmus, který vytváří rotační pohyb vhodný k pohonu strojů. Setrvačník vyrovnává výkyvy výkonu a regulator (guvernér) kontroluje otáčky. U parních turbín pára protéká sadou lopatek, která rotují velmi vysokou rychlostí a jsou vhodné pro spojení s elektrickým generátorem.

Historie a vývoj

Praxe využívání páry sahá do raného novověku; praktické stroje se začaly objevovat v 18. století, zejména pro odvodňování dolů. Klasický pístový stroj se postupně zdokonaloval — významný byl přínos konstruktéra Jamese Watta, jehož úpravy zvýšily účinnost a umožnily širší nasazení během průmyslové revoluce. Parní stroje umožnily odstavení zdrojů pohonu závislých na vodních tocích, větru nebo koních a centralizovaly výrobu v továrnách. Ve druhé polovině 19. a 20. století se rozšířily parní lokomotivy a parní lodě; později částečně ustoupily parním turbínám i spalovacím motorům.

Druhy parních strojů a technické rozdíly

Parní stroje lze rozdělit podle konstrukce a provozního tlaku: nízkotlaké a vysokotlaké, jednopístové nebo vícepístové, kondenzující (s kondenzátorem snižujícím tlak výstupní páry) a nekondenzující. Pístové stroje poskytují významný krouticí moment při nízkých otáčkách, avšak jsou větší a těžší při stejné výkonové hladině. Parní turbíny převzaly primát tam, kde je potřeba vysokých otáček a větší účinnosti, zejména v elektrárnách a moderních lodních pohonech.

Využití, paliva a současnost

Historicky byly parní stroje používány v dolech, textilních továrnách, na mlýnech, v železniční dopravě a v námořní dopravě. Palivem pro kotle bývalo dřevo nebo uhlí, později i ropné produkty; v některých moderních instalacích je teplo dodáváno jaderným reaktorem nebo obnovitelnými zdroji. Ve 20. století většinu oblastí převzaly efektivnější a menší spalovací motory a elektrické trakční a pohonné systémy, nicméně parní princip zůstává zásadní pro výrobu elektřiny v parních cyklech a pro některé speciální aplikace. V muzeích a u dědiců průmyslového dědictví se zachovaly funkční historické stroje, které slouží k výuce a demonstracím.

Významné poznámky: Paru jako pracovní médium charakterizuje snadná skladovatelnost tepelné energie a možnost použití různých paliv. Na druhé straně má tento způsob některá negativa, především nižší účinnost u starších konstrukcí a potřebu robustní kotelní a bezpečnostní infrastruktury. Parní turbíny zvýšily celkovou účinnost tepelné přeměny a umožnily masovou výrobu elektřiny.

Další odkazy