Što je parna turbina?

Parna turbina je uređaj koji može pretvoriti toplinsku energiju pare pod tlakom u rotacijsko gibanje. Ovo rotacijsko kretanje često se koristi u elektranama za proizvodnju električne energije, iako može imati i druge primjene. O osnovnom principu parnih turbina prvi put je napisano još u prvom stoljeću naše ere, dok je moderna parna turbina projektirana tek 1884. godine.

Prvu modernu parnu turbinu dizajnirao je Sir Charles Parsons. Korišten je, zajedno s dinamom, za proizvodnju 7.5 kW snage. Ubrzo nakon izuma, uređaj je našao primarnu upotrebu u elektranama diljem svijeta i na brodovima mornarice. Raniji klipni parni strojevi bili su manje učinkoviti i teži za prilagodbu za korištenje na brodovima, zahtijevajući komplicirane sustave, a ne jednostavan mehanizam izravnog pogona.

Parne turbine koriste princip dopuštanja stlačenoj pari da se širi u kontroliranim fazama. Svaka turbina može se sastojati od niza impulsnih i reakcijskih turbina, od kojih svaka dopušta pari da se širi i okreće lopatice, ili kante, unutar uređaja. Većina parnih turbina koristi obje ove varijacije zajedno, s impulsnim turbinama koje rade pod visokim tlakom, a niskim tlakom se koriste za reakcijske turbine. Razlika između njih je u tome što impulsni tip koristi mlaznicu za uvođenje pare velike brzine u rotore, dok su rotori u reakcijskim turbinama sami tip mlaznice.

Raspored impulsnih i reakcijskih turbina unutar parne turbine može učinkovito učiniti sustav vrlo učinkovitim. Korištenjem i visokog i niskog tlaka, te djelovanjem para u svakoj fazi svoje ekspanzije, proces može ostati visoko izentropičan. To jednostavno znači da je entropija koja ulazi u sustav slična onoj koja izlazi. Druga prednost dizajna je ta što vrtnje turbina stvara rotacijsko kretanje, što može biti idealno i za proizvodnju energije i za okretanje lopatica ili drugih pogonskih mehanizama na brodovima.

Veliki postotak sve proizvedene energije u svijetu koristi generatore parnih turbina. Prisutni su i u fosilnim gorivima i u nuklearnim elektranama, pri čemu prve gori ugljen ili naftu za zagrijavanje vode u paru, a potonje se oslanjaju na reakciju nuklearne fisije za stvaranje pare. Osim toga, dio energije se proizvodi korištenjem procesa poznatog kao fokusirana sunčeva energija. Ova vrsta elektrane može koristiti sunce za proizvodnju pare koja zatim može pretvoriti parne turbine.