Parna mašina – razlika između verzija
Uklonjeni sadržaj Dodani sadržaj
m Bot: promijenjeno Kategorija:Strojarstvo u Kategorija:Mašinstvo |
sa sr wiki |
||
Red 1:
[[Datoteka:Steam engine in action.gif|mini|desno|250p|Parna mašina u radu. Para se dovodi u mašinu (crveno) i onda naizmenično deluje s obe strane klipa. Linijsko kretanje klipa se pretvara u rotaciono. Prikazana mašina je tipična za kraj 19. vijeka.]]
[[Datoteka:Steam engine nomenclature.png|mini|desno|250px|Šema klipnog mehanizma kod parne mašine:
'''1''' – [[Klip]]
'''2''' – Kjunača
'''3''' – Kružna glava
'''4''' – Ojnica
'''5''' – [[Kolenasto vratilo]]
'''6''' – Bregasto vratilo
'''7''' – [[Zamajac]]
'''8''' – Klizni [[ventil]]
'''9''' – [[Centrifugalni regulator]].]]
[[Datoteka:20070616 Dampfmaschine.jpg|mini|desno|250px|[[Džejms Vat]]ova parna mašina iz 1848.]]
'''Parna mašina''' ili ''parni stroj'' (''parostroj'') predstavlja [[motor]] koji transformiše [[toplota|toplotnu energiju]] [[Vodena para|vodene pare]] u [[mehanički rad]], najčešće rotaciono kretanje.<ref name=miffin>{{Cite book| title = American Heritage Dictionary of the English Language| edition = Fourth| year = 2000| publisher = Houghton Mifflin Company}}</ref> Spada u grupu klipnih toplotnih motora sa spoljašnjim sagorevanjem.<ref name=miffin/> Parne mašine su se koristile kao pogon [[pumpa|pumpi]], parnih [[lokomotiva]], [[parobrod]]a i [[parni traktor|parnih traktora]],<ref>{{harvnb|Kristensen|2009|p=50}}</ref> te su bile temelj [[industrijska revolucija|industrijske revolucije]].<ref>{{Cite book| title = The Most Powerful Idea in the World: A Story of Steam, Industry and Invention| last = Rosen| first = William | year = 2012| publisher = University Of Chicago Pres| isbn = 978-0-226-72634-2 | pages = 149}}</ref><ref>{{Cite book| title = The Transportation Revolution, 1815–1860 | last = Taylor| first = George Rogers | isbn = 978-0-87332-101-3| pages = }}</ref>
Prema konstrukcijskom dizajnu parna mašina pripada grupi [[Reciprocating engine|klipnih mašina]]. Para se proizvodi u [[Kotao (sud)|kotlu]] te dovodi u [[Cilindar (motor)|cilindar]], gde obavlja rad delovanjem [[pritisak|pritiska]] na jednu stranu [[klip]]a (jednoradna parna mašina), ili naizmenično na jednu pa na drugu stranu klipa (dvoradna parna mašina), potiskujući klip amo-tamo. Radni ciklus jednoradne parne mašine započinje kada se klip nalazi u [[Gornja mrtva tačka (mehanika)|gornjem mrtvom položaju]], uz otvoren dovod, a zatvoren odvod pare. Delovanjem pare klip se pomiče do [[Donja mrtva tačka (mehanika)|donjeg mrtvog položaja]], kada se zatvara dovod, a otvara odvod pare iz cilindra. Energiju potrebnu za vraćanje stapa nazad, te za istiskivanje većeg dela preostale pare iz cilindra svojom inercijom ([[Inercija|tromošću]]) daje teški metalni točak [[zamajac]]. Kod dvoradne mašine konstrukcija cilindra omogućuje izmenično uvođenje pare, s jedne pa s druge strane klipa. Zbog toga, za istiskivanje pare nije potrebno preuzimati energiju od zamajca, ali se ovaj ipak koristi radi ostvarivanja jednakomernog rada mašine. Pravolinijsko kretanje klipa između krajnjih položaja u cilindru, najčešće se pretvara u rotaciono kretanje pogonskog [[vratilo|vratila]]. Za to služi mehanizam koji se sastoji od motke vezane za stap (stapajica), kružne glave s kliznom papučom, te ojnice, koja je na jednoj strani zglobno povezana s kružnom glavom, a na drugoj s [[Kolenasto vratilo|kolenastim vratilom]]. Radom razvodnika, to jest dovođenjem i odvođenjem pare iz cilindra, upravlja ekscentar pričvršćen na kolenasto vratilo. Takva jednocilindrična mašina sa klipom u mrtvom položaju ne može se sama pokrenuti, pa se često izvode mašine kod kojih na istom kolenastom vratilu rade dva ili više cilindara (višecilindrična mašina), kojima su ojnice međusobno prostorno zakrenute. Parne mašine koje paru iz cilindra izbacuju u atmosferu su ispušne mašine, za razliku od kondenzacijskih mašina, kod kojih se ona, pošto obavi rad u cilindru, kondenzuje u kondenzatoru pare. S obzirom na položaj središnje ose klipa i cilindra, parna mašina može biti vertikalna (stojeća parna mašina) ili horizontalna (ležeća parna mašina). <ref>''Parni stroj'', [http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=46756 „Hrvatska enciklopedija”], Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2015.</ref>
Parna mašina je [[Toplotni motor|toplotna mašina]] s spoljašnjim izgaranjem koja [[toplota reakcije|entalpiju]] [[vodena para|vodene pare]] pretvara u [[mehanički rad]]. Jednostavnije rečeno, to je [[mašina]] koja energiju [[vodena para|vodene pare]] koja se proizvodi u [[Kotao (sud)|parnim kotlovima]] pretvara u [[mehanički rad]]. Bitno je napomenuti da je [[zapremina]] [[vodena para|vodene pare]] već na 100 [[Stepen celzijusa|°C]] oko 1 700 puta veća od zapremine tečne [[voda|vode]].
== Istorija parne mašine ==
Svojstva i delovanje vodene pare bili su poznati već u starom veku; [[Heron]] Aleksandrijski već je u 1. veku p. n. e. konstruisao različite uređaje koje je pokretala vruća para ([[Heronova kugla]] ili eolipile). Međutim tek potkraj 17. veka [[Deni Papen]] konstruisao je prvu mašinu koja donekle nalikuje parnoj; prve upotrebljive parne mašine konstruisali su engleski inženjeri [[Thomas Savery|Tomas Saveri]] (1650 – 1715) i [[Thomas Newcomen|Tomas Njukomen]] (1663—1729), a prvu parnu mašinu koja nalikuje na savremene izradio je [[Džejms Vat]] u drugoj polovini 18. veka. Prvu parnu industrijsku mašinu koja je radila u praksi konstruisao je Tomas Njukomen u [[Tipton (Engleska)|Tiptonu]] u [[Stafordšir]]u [[1712]]. u Engleskoj. Ta je mašina crpila [[voda|vodu]] iz [[rudnik]]a više od 30 godina. Njukomen je bio trgovac željeznom robom u Dartmutu. Dobro je poznavao rudnike [[kalaj]]a u [[Devon (grofovija)|Devonu]] i [[Kornvol]]u i njihov najteži problem je bilo uklanjanje vode iz rudničkih rovova, koja ih je neprekidno plavila. Trebalo mu je 10 godina vršenja [[eksperiment|eksperimenata]] pre nego što je našao zadovoljavajuće rešenje. Međutim, čak ni tu mašinu nisu hteli da prihvate kornvalski rudari, jer je trošila vrlo mnogo [[ugalj|uglja]], koji se morao uvoziti preko mora pa je bio veoma skup. Prvi korisnici Njukomenove parne mašine bili su vlasnici [[rudnik]]a na području Midlanda, koji su takođe bili suočeni s problemom uklanjanja vode iz rudničkih rovova. Njukomen je prvi čovek koji je s uspehom koristio pokrete klipa u cilindru, a njegova mašina izgrađena [[1712]]. godine, bila je je neosporno predak svih mašina toga tipa. Igrao je veliku ulogu u britanskoj industrijskoj revoluciji. Džejms Vat nije izumeo parnu mašinu. On je zaslužan za znatno usavršavanje radnog učinka mašine time što je kondenzovao [[Vodena para|paru]] u posebnoj zatvorenoj posudi.
[[Robert Fulton]] je 1807. upotrebio parnu mašinu za pogon prvoga komercijalnog [[parobrod]]a, a nešto kasnije, [[Džordž Stivenson]] za pogon prve [[Parna lokomotiva|parne lokomotive]]. Isprva su za pogon parne mašine bili korišteni [[pritisak|pritisci]] pare neznatno viši od [[Atmosferski pritisak|atmosferskoga]] (oko 10<sup>3</sup> k[[Paskal (jedinica)|Pa]] ili 1,02 [[Atmosferski pritisak|atm]]). Na prelazu iz 18. u 19. veka, kada su parni kotlovi bili dovoljno usavršeni da su mogli proizvoditi paru znatno višeg pritiska, britanski izumitelj [[Ričard Trevitik]] (1771 – 1833) izgradio je prve parne mašine visokog pritiska od 207 kPa (2 atm), a 1815. američki izumitelj [[Oliver Evans]] (1755 – 1819) počeo je da gradi parne mašine s pritiskom od približno 1.400 kPa (14 atm); današnje parne mašine najčešće koriste pritiske od više od 7.000 kPa (69 atm). Primena parne mašine pokrenula je snažan napredak tehnike te donela korenite promene u načinu [[proizvodnja|proizvodnje]] i [[transport|prevoza]] pa se generalno smatra pokretačem [[Industrijska revolucija|industrijske revolucije]].<ref>{{Cite book| title = A History of Control Engineering 1800-1930 | last = Benett| first = Stuart| year = 1986| publisher = Institution of Engineering and Technology | location = | isbn = 978-0-86341-047-5| pages = }}</ref><ref>{{Cite book| title = Structures of Change in the Mechanical Age: Technological Invention in the United States 1790-1865 | last = Thompson| first = Ross| year = 2009| publisher = The Johns Hopkins University Press| location = Baltimore, MD | isbn = 978-0-8018-9141-0| pages = }}</ref> Danas su [[Parna turbina|parne turbine]] i [[Motor sa unutrašnjim sagorevanjem|motori s unutrašnjim sagorevanjem]] zamenili parne mašine zbog većih izlaznih [[Snaga (fizika)|snaga]], većeg [[Stepen iskorišćenja|stepena iskorišćenja]] i srazmerno manje [[masa|mase]], ali se parne mašine još uvek koriste u nekim zemljama, posebno za pogon [[lokomotiva]]. Danas se razvija upotreba parne mašine za iskorištavanje [[obnovljivi izvori energije|alternativnih energetskih izvora]] (na primer [[biomasa|biomase]]) u području malih mašina većih izlaznih snaga, kao i za pokretna postrojenja.
=== Heron iz Aleksandrije ===
[[Datoteka:Aeolipile_illustration.png|250px|Heron iz Aleksandrije je napravio prvu parnu mašinu, eolipil, u prvom veku nove ere|desno|mini]]
Prva mašina, koja je nažalost služila samo kao demonstrator, je sagrađena u Aleksandriji u prvom veku nove ere.<ref>"[https://www.britannica.com/technology/turbine turbine]." Encyclopædia Britannica. 2007. Encyclopædia Britannica Online. 18 July 2007</ref>
Konstruktor je bio [[Heron]]. Rad je bio jednostavan, voda u postolju je zagrevana do pretvaranja u paru. Para
je zatim dolazila u šuplju kuglu preko cevi-nosača i izlazila kroz savijene cevčice, vrteći kuglu.
Slične sprave su ponekad korištene za otvaranja vrata hramova bez ljudske intervencije, da se impresioniraju vjernici.
Heronova mašina je jedan od ranih primera rotacionih parnih mašina, od kojih su mnogi prototipovi izrađeni kroz vekove.<ref name= Giovanni>{{cite web | url = http://himedo.net/TheHopkinThomasProject/TimeLine/Wales/Steam/URochesterCollection/Thurston/index.html | title = University of Rochester, NY, ''The growth of the steam engine'' online history resource, chapter one | publisher = History.rochester.edu | accessdate = 3. 2. 2010. | archive-url = https://web.archive.org/web/20110724003544/http://himedo.net/TheHopkinThomasProject/TimeLine/Wales/Steam/URochesterCollection/Thurston/index.html | archive-date = 24. 07. 2011 | url-status = dead }}</ref>
=== Papen i Saveri ===
[[Deni Papen|Denis Papen]] (Denis Papin) i [[Tomas Saveri]] (Thomas Savery) su bili nastavljači razvoja, poslie duge pauze. Saveri je [[1698]]. napravio parnu mašinu-pumpu koja je radila na principu kondenzacije pare, stvarajući vakuum koji je „usisavao“ vodu.
Nekoliko njegovih mašina je praktično korišteno, uprkos veoma slabom stepenu iskorišćenja.
=== Njukomen ===
[[Datoteka:Newcomen_atmospheric_engine_animation.gif|mini|desno|250p|Njukomenova „atmosferska“ mašina. Para - ružičasto, voda - plavo. Ventili su otvoreni (zeleno) ili zatvoreni (crveno)]]
Tek je [[Tomas Njukomen]] (Thomas Newcomen) 1712. uspeo da stvori mašinu koja je počela nešto više da se koristi, pogotovo za pumpanje vode iz rudnika. Iskoristivost je i dalje bila slaba. Mašina je nazivana „atmosferska“ zato što je pritisak atmosfere vršio koristan rad kad klip ide dole.
Rad Njukomenove parne mašine:
* Sa klipom u donjem položaju, otvara se [[ventil]] koji pušta paru u cilindar.
* Klip se podiže, uglavnom pod dejstvom težine tega (na lijevoj strani crteža).
* Kad je klip pri vrhu, zatvara se dovod pare.
* Da bi se stvorio potpritisak ispod klipa, hladna voda se uštrcava u cilindar. To odmah dovodi do kondenzacije vodene pare i stvara se vakuum u cilindru.
* [[Atmosferski pritisak]] sad potiskuje klip nadole.
* Ventil za hladnu vodu se isključuje u podesnom trenutku.
* Ciklus se ponavlja.
Kako vidimo, koristan rad vrši atmosferski pritisak, potiskujući klip u vakuum nastao kondenzacijom pare. Zato se ovakva mašina ponekad naziva atmosferskom.
U prvim verzijama Njukomenove mašine, ventili su otvarani i zatvarani ručno (!) u toku ciklusa. Postoji priča da je dečak koji je bio zaposlen da upravlja ventilima, sam došao na zamisao da poveže ventile sa „klackalicom“ na vrhu mašine i tako automatizuje proces. Bilo kako bilo, kasnije Njukomenove mašine su imale sistem poluga koje su automatski otvarale i zatvarale ventile u pogodnom trenutku.
=== Džejms Vat ===
[[Datoteka:SteamEngine_Boulton%26Watt_1784.jpg|mini|desno|250p|Vatova „atmosferska“ mašina, kraj 18. vijeka]]
Idući veliki skok u razvoju je bilo uvođenje mašina koje je konstruisao [[Džejms Vat]] (James Watt).{{sfn|Hills|1989|p=63}}
Pažljivim posmatranjem i analiziranjem Njukomenove mašine, Vat je uspio da poveća stepen iskoristivosti 4 puta,
dodajući [[kondenzator pare]], efikasniji bojler sa toplotnom izolacijom i drugo. Kondenzator je omogućavao da se vruća para pomiešana s vodom
ponovo doda u cilindar, pa su gubici energije drastično smanjeni.
Ipak i Vatova mašina je koristila nizak pritisak i kondenzaciju pare da stvori vakuum za rad.
Vat je bio izričito protiv mašina s visokim pritiskom, smatrajući ih opasnima (zbog čestih eksplozija kotlova koji nisu imali sigurnosne ventile).
=== Posle 1800. godine ===
Posle 1800, [[Ričard Trevitik]] i drugi su počeli da razvijaju parne mašine visokog pritiska i male mase za pogon vozova.
Tendencija ka sve većim pritiscima pare a zatim i stepenovanje ("kompaunding") su bile odlike daljeg razvoja.
U „kompaund“ motorima para je prolazila kroz nekoliko cilindara sve većeg prečnika, da bi se podigao stepen iskorišćenja.
Krajem 19. vijeka stapni (klipni) parni motori su dostigli vrhunac. Dalji razvoj parnih mašina je krenuo u pravcu
[[parna turbina|parnih turbina]], dok su klipne mašine praktično nestale.
[[Datoteka:Triple_expansion_engine_animation.gif|mini|desno|250p|Parna klipna mašina trostepene ekstanzije. Para pod visokim pritiskom (crveno) dolazi iz kotla (bojlera) i prolazi kroz cilindre sa visokim pritiskom (crveno), srednjim pritiskom(žuto) i niskim pritiskom (plavo). Para niskog pritiska (plavo) zatim ide u kondenzator pare radi ponovne upotrebe u kotlu.]]
== Stepen korisnog dejstva ==
Kreće se od 1% za Njukomenovu atmosfersku mašinu do 50% (moderne parne turbine).
== Upotreba parne mašine ==
Kao pogonska mašina za industriju, vozove i brodove. Parna turbina se koristi i za proizvodnju električne energije u elektranama.
== Opis rada ==
Postoje razne vrste mašina koje se razlikuju po načinu rada. Vidi pod Parna mašina, vrste.
== Vrste parnih mašina ==
=== Klipne (štapne) parne mašine ===
{{colbegin|2}}
Po delovanju pare na klip:
* mašine jednostranog dejstva
* mašine obostranog dejstva
Prema položaju cilindra:
* horizontalne
* kose
* vertikalne
Prema broju cilindara:
* jednocilindrične
* višecilindrične (dvo, tro, četvorocilindrične)
Prema načinu dejstva pare u cilindru:
* bez ekspanzije
* punog dejstva
Prema broju cilindara ekspanzije:
* proste ekspanzije
* mnogostruke ekspanzije (dvo, tro, četvorostruke)
Prema veličini pritiska iskorišćene pare:
* bez kondenzacije
* sa kondenzacijom
* sa protivpritiskom
Prema vrsti radne pare:
* sa zasićenom
* sa pregrejanom parom
Prema broju obrtaja:
* sporohodne (do 200 rot-min)
* brzohodne (preko 1000 rot-min)
Po mestu upotrebe:
* nepokretna (stacionarna),
* pokretna (na lokomotivi, brodu).
{{colend}}
== Parni ciklus ==
{{Main|Rankinov ciklus}}
{{See also|Termodinamika|Prenos toplote}}
[[Datoteka:Rankine cycle layout.png|thumbnail|250px|Dijagram protoka četiri glavna uređaja koja su korištena u [[Rankinov ciklus|Rankinovom ciklusu]].<ref name="Canada04">{{cite journal | last = Canada| first = Scott| last2 = Cohen| first = G.| author3 = R. Cable | last4 = Brosseau| first = D.| author5 = H. Price | date = 25. 10. 2004.| accessdate = 17. 3. 2009. | title = Parabolic Trough Organic Rankine Cycle Solar Power Plant| journal = 2004 DOE Solar Energy Technologies| publisher = US Department of Energy NREL| location = Denver, Colorado| url = }}</ref><ref name="Batton2000">{{cite web | url = http://organicrankine.com/orc_documents/theory/21036.pdf | title = Organic Rankine Cycle Engines for Solar Power| last = Batton| first = Bill| date = 18. 6. 2000.| work = Solar 2000 conference| publisher = Barber-Nichols, Inc.| accessdate = 18. 3. 2009.}}</ref> 1) Pumpa za napojnu vodu, 2) Bojler ili generator pare, 3) Turbina ili mašina 4). Kondenzator; pri čemu je ''Q'' = toplota, a ''W'' = rad. Najveći deo toplte se ostaje neiskorišten.]]
Rankinov ciklus je fundamentalna termodinamička osnova parne mašine.<ref name="Canada04" /><ref name="Batton2000" /> Ciklus je aranžman komponenti poput onog koji se tipično koristi za jednostavnu proizvodnju energije, i koristi fazne promene vode (ključala voda proizvodi paru, kondezujuća izduvna para prelazi u tečno stanje) za formiranje praktičnog sistema za konverziju toplote u rad. Toplota se unosi iz spoljašnjosti u zatvorenu petlju u kojoj se deo toplote konvertuje u rad, a višak se uklanja u kondenzatoru. Rankinov ciklus se koristi u virtualno svim proizvodnim aplikacijama na parni pogon. Tokom 1990-tih, Rankinovim parnim ciklusima je generisano oko 90% električne energije koja se koristi širom sveta, uključujući virtualno sve [[solar thermal|solarne]], [[biomasa|biomasne]], [[Termoelektrane na fosilna goriva|ugljane]] i [[Nuklearna energija|nuklearne]] [[elektrane]]. Ciklus je imenovan po [[William John Macquorn Rankine|Vilijamu Džonu Rankinu]], škotskom [[polihistor]]u.
Rankinov ciklus se ponekad naziva praktičnim [[Karnoov ciklus|Karnoovim ciklusom]], zato što kad se koristi efikasna turbina, [[Temperature vs. specific entropy diagram|''TS'' dijagram]] počinje da podseća na Karnoov ciklus. Glavna razlika je da su dodavanje toplote (u bojleru) i odvođenje (u kondenzatoru) [[Izobarski proces|izobarski]] procesi (na konstantnom pritisku) u Rankinovom ciklusu, a [[Izotermski proces|izotermski]] procesi (konstantna [[temperatura]]) u teoretskom Karnoovom ciklusu. U ovom ciklusu se pumpa korisiti za stavljanje radne tečnosti pod pritisak nakon izlaska iz kondenzatora. Pumpanje radnog fluida u tečnoj formi tokom ciklusa zahteva malu frakciju energije u poređenju sa energijom potrebnom za komprimovanje radnog fluida u gasovitom stanju u kompresoru (kao u Karnoovom ciklusu). Ciklus klipne parne mašine se razlikuje od onoga u turbini po tome što se kondenzacija i ponovna evaporacija dešavaju u cilindru ili u ulazima za dovod pare.<ref>{{harvnb|Hunter|year-1985|p=445}}</ref>
Radni fluid u Rankinovom ciklusu može da operiše kao sistem zatvorene petlje, gde se radna tečnost kontinuirano reciklira, ili može biti sistem „otvorene petlje” gde se izduvna para direktno ispušta u atmosferu, i zasebni izvor vode napaja bojler. Obično je voda koristi kao radni fluid zbog njenih povoljnih svojstava, kao što su netoksičnosti i hemijska nereaktivnost, izobilna dostupnost, niska cena, i njena [[Voda (molekul)|termodinamička svojstva]]. [[Živa]] je radni fluid u [[Turbina pare žive|parnoj turbini s živom]]. Ugljenovodonici s niskom tačkom ključanja se mogu koristiti u [[binary cycle|binarnim ciklusima]].
Parna mašina je znatno doprinela razvoju termodinamičke teorije; međutim, jedine primene naučne teorije koje su uticale na parnu mašiku su bili originalni koncepti iskorištavanja snage pare i atmosferskog pritiska i poznavanje svojstava toplote i pare. Vatova eksperimentalna merenja na modelu parne mašine dovela su do razvoja zasebnog kondenzatora. Vat je nezavisno otkrio [[Latentna toplota|latentnu toplotu]], koja je potvrđena originalnim otkrićem [[Joseph Black|Džozefa Bleka]], koji je isto tako savetovao Vata o eksperimentalnim postupcima. Vat je takođe bio svestan promena tačke ključanja vode sa pritiskom. Inače, poboljšanja samog motora bila su mehaničke prirode.<ref name="Landes">{{cite book| title = The Unbound Prometheus: Technological Change and Industrial Development in Western Europe from 1750 to the Present | last = Landes| first = David. S. | authorlink = David Landes | year = 1969| publisher = Press Syndicate of the University of Cambridge | location = Cambridge, New York | isbn = 978-0-521-09418-4| pages = }}</ref> Termodinamički koncepti Rankinovog ciklusa su pružili inženjerima neophodno razumevanje potrebno za proračun efikasnosti, što je pomoglo u razvoju modernih bojlera visokog pritiska i temperature, i parne turbine.
== Efikasnost ==
{{Main|Termalna efikasnost}}
{{See also|Efikasnost motora}}
Efikasnost ciklusa mašine se može izračunati deljenjem energetskog izlaza mehaničkog rada koji motor proizvodi sa energetskim unosom u motor putem sagorevanja goriva.
Istorijska mera energetske efikasnosti parne mašine je bila njena „obaveza”. Koncept obaveze je privi uveo Vat da bi ilustrovao koliko je njegova mašina efikasnija u odnosu na ranije [[Newcomen atmospheric engine|Njukomenove dizajne]]. Obaveza je broj [[Foot-pound (energy)|stopa-funti]] [[Mehanički rad|rada]] koje isporuči sagorevanje jednog [[bushel|bušela]] (94 funti) uglja. Najbolji primer Njukomenovog motora je imao obavezu od oko 7 miliona, ali je većina bilo oko 5 miliona. Vatove originalne mašine pod niskim pritiskom su mogle da isporuče obavezu i do 25 miliona, a u proseku su davale oko 17. To je bilo trostruko poboljšanje u odnosu na prosečni Njukomenov dizajn. Rane Vatove mašine opremljene za rad sa parom pod visokim pritiskom su imale učinak od 65 miliona.<ref>John Enys, [https://books.google.com/books?id=blhqAAAAMAAJ&pg=PA457 "Remarks on the Duty of the Steam Engines employed in the Mines of Cornwall at different periods"], ''Transactions of the Institution of Civil Engineers'', Volume 3 (14 January 1840). str. 457.</ref>
Ni jedna toplotna mašina ne može da bude efikasnija od [[Karnoov ciklus|Karnoovog ciklusa]], u kome se toplota pokreće sa rezervoara na visokoj temperaturi na rezervoar sa niskoj temperaturi, i efikasnost zavisi od temperaturne razlike. Za najveću efikasnost, parne mašine trebaju da rade na najvećoj mogućoj temperaturi pare ([[superheater|pregrejanoj pari]]), i da oslobađaju suvišnu toplotu na što je moguće nižoj temperaturi.
Efikasnost Rankinovog ciklusa je obično ograničena radnim fluidom. Izuzev ako pritisak dostigne [[Critical point (thermodynamics)|nadkritične]] nivoe za radni fluid, temperaturni opseg u kome ciklus može da operiše je sasvim mali; u parnim turbinama, turbinske ulazne temperature su tipično 565 °C (limit [[Creep (deformation)|puzanja]] nerđajučeg čelika), a temperature kondenzatora su oko 30 °C. To daje teoretsku [[Toplotni motor|Karnoovu efikasnost]] od oko 63%, dok je stvarna efikasnost oko 42% kod modernih elektrana na ugalj. Ova niska turbinska ulazna temperatura (u poređenju sa [[Gasna turbina|gasnim turbinama]]) je razlog što se Rankinov ciklus često koristi kao završni ciklus u elektranama sa gasnim turbinama [[Combined cycle|kombinovanog ciklusa]].<ref name="yahya">{{cite book| last = Yahya| first = S.M| title = Turbines, compressors and fans| publisher = Tata Mc Graw Hill| pages = chapter 5}}</ref><ref>{{cite web| url = http://www.sssclutch.com/howitworks/100-2SSSPrinciples.pdf| title = SSS Clutch Operating Principle| publisher = SSS Gears Limited| access-date = 27. 01. 2018| archive-url = https://web.archive.org/web/20161229225509/http://www.sssclutch.com/howitworks/100-2SSSPrinciples.pdf| archive-date = 29. 12. 2016|url-status=dead| df = }}</ref>
Jedna od glavnih prednosti Rankinovog ciklusa je da je tokom kompresionog stupnja potrebno relativno malo rada za prenos fluida pumpom, jer je radni fluid u tečnoj fazi u tom stupnju. Rad neophodan za pumpanje kondenzovanog fluida je samo 1% do 3% turbinske (ili klipno motorske) snage i to doprinosi povećanoj efikasnosti realnog ciklusa. Korist od toga se donekle gubi zbog niže temperature dodavanja. [[Gasna turbina|Gasne turbine]], na primer, imaju turbinsku ulaznu temperaturu od oko 1500 °C.<ref>[http://www.abebooks.co.uk/9780471737599/Introduction-Engineering-Thermodynamics-Sonntag-Richard-0471737593/plp ''Introduction to Engineering Thermodynamics''], Richard E. Sonntag, Claus Borrgnakke 2007. Pristupljeno 2013-03-13.</ref> Uprkos toga, efikasnost stvarnih velikih parnih ciklusa i velikih modernig gasnih turbina je približno jednaka.<ref>{{cite web | url = http://memagazineblog.org/2012/07/01/efficiency-by-the-numbers/ | title = Efficiency by the Numbers | last = Langston| first = Lee S.}}</ref><ref>{{cite press release | url = https://www.genewsroom.com/press-releases/ha-technology-now-available-industry-first-64-percent-efficiency-284144 | title = HA technology now available at industry-first 64 percent efficiency | date = 4. 12. 2017. | publisher = GE Power}}</ref>
U praksi, ciklusi klipnih parnih mašina sa koje ispuštaju paru u atmosferu tipično imaju efikasnost (uključujući bojler) u opsegu 1-10%, dok se dodatkom kondenzatora i višestruke ekspanzije, kao i primenom pare pod visokim pritiskom/temperaturom, to može znatno popraviti, istorijski u opseg od 10-20%, a u nekim slučajevima i nešto više.
Moderne velike elektrane (koje proizvode nekoliko stotina megavata električnog izlaza) sa [[steam reheat|podgrejavanjem pare]], [[economizer]]om itd. dostižu efikasnost od preko 40%, dok se najefikasnije jedinice približavaju stopi od 50% termičke efikasnosti.<ref>{{cite web| url = http://pepei.pennnet.com/display_article/152601/6/ARTCL/none/none/1/New-Benchmarks-for-Steam-Turbine-Efficiency/| title = Power Engineering and PEI Magazines: Daily coverage of electric power generation technology, fuels, transmission, equipment, coal power plants, renewable energy sources, emission control, more – Power-Gen Worldwide| publisher = Pepei.pennnet.com| accessdate = 3. 2. 2010.| archive-url = https://web.archive.org/web/20090918071420/http://pepei.pennnet.com/display_article/152601/6/ARTCL/none/none/1/New-Benchmarks-for-Steam-Turbine-Efficiency| archive-date = 18. 09. 2009| url-status = dead}}</ref>
Takođe je moguće koristiti otpadnu toplotu koristeći [[Kogeneracija|kogeneraciju]] pri čemu se otpadna toplota koristi za zagrevanje radnog fluida sa nižom tačkom ključanja ili kao izvor toplote za daljinsko grejanje preko zasićene pare niskog pritiska.
== Galerija ==
<gallery widths="250px" heights="180px">
Datoteka:GNR N2 1744 at Weybourne - geograph.org.uk - 1479849.jpg|Parna lokomotiva – [[GNR Class N2|''GNR N2'' klasa]]
Datoteka:Dampf-Fahrrad 2.jpg|Bicikl na parni pogon
Datoteka:Steam-powered fire engine.jpg|Britanska vatrogasna kola na parni pogon – primer mobilne parne mašine
Datoteka:Self-propelled locomobile, 1918-1936. 01.jpg|Samopokretna lokomobila, 1918-1936.
Datoteka:Self-propelled locomobile, 1918-1936. 02.jpg|Samopokretna lokomobila, 1918-1936.
</gallery>
== Vidi još ==
* [[Motor]]
* [[Parna turbina]]
== Reference ==
{{reflist|30em}}
== Literatura ==
* {{Cite book| title = Structures of Change in the Mechanical Age: Technological Invention in the United States 1790-1865 | last = Thompson| first = Ross| year = 2009| publisher = The Johns Hopkins University Press| location = Baltimore, MD | isbn = 978-0-8018-9141-0}}
{{refbegin|30em}}
* {{Cite book| ref = harv| title = The Most Powerful Idea in the World: A Story of Steam, Industry and Invention| last = Rosen| first = William | year = 2012| publisher = University Of Chicago Pres| isbn = 978-0-226-72634-2 | pages = 149}}
* {{Cite book| ref = harv| title = The Transportation Revolution, 1815–1860 | last = Taylor| first = George Rogers | isbn = 978-0-87332-101-3}}
* {{Cite book| ref = harv| title = American Heritage Dictionary of the English Language| edition = Fourth| year = 2000| publisher = Houghton Mifflin Company}}
* [[Vojna enciklopedija]], Beograd, 1974
* {{Cite book| ref = harv| last = Crump| first = Thomas| title = A Brief History of the Age of Steam: From the First Engine to the Boats and Railways| year = 2007}}
* {{Cite book| ref = harv| last = Hills| first = Richard L.| title = Power from Steam: A history of the stationary steam engine| publisher = Cambridge University Press | location = Cambridge | year = 1989| isbn = 978-0-521-34356-5}}
* {{Cite book| ref = harv| title = A History of Industrial Power in the United States, 1730–1930, Vol. 2: Steam Power | last = Hunter| first = Louis C.| year = 1985| publisher =University Press of Virginia| location = Charolttesville}}<!--Possibly the most comprehensive work on steam power-->
* {{Cite book| ref = harv| last = Marsden| first = Ben| title = Watt's Perfect Engine: Steam and the Age of Invention| year = 2004| publisher = Columbia University Press }}
* Rose, Joshua. ''Modern Steam Engines'' (1887, reprint 2003)
* {{Cite book| ref = harv| last = Stuart| first = Robert| title = A Descriptive History of the Steam Engine| url = https://books.google.com/books?id=J_sJAAAAIAAJ| year = 1824| publisher = J. Knight and H. Lacey}}
* Van Riemsdijk, J. T. ''Pictorial History of Steam Power'' (1980).
* {{Cite book| ref = harv| first = Robert Henry | last = Thurston| year = 1878| title = A History of the Growth of the Steam-engine | url = https://books.google.com/books?id=VDgOAAAAYAAJ | series = The International Scientific Series | location = New York | publisher = D. Appleton and Company | oclc = 16507415}}
=== Članci ===
* {{citation| first = Søren B. P.| last = Kristensen| year = 2009| title = Geografisk Tidssckrift -Danish Journal of Geography| url = http://rdgs.dk/djg/pdfs/109/1/GEO_109_1_4.pdf|archive-url=https://web.archive.org/web/20100108062530/http://rdgs.dk/djg/pdfs/109/1/GEO_109_1_4.pdf|url-status=dead|archive-date = 8. 1. 2010.| pages = 50}}
* Robinson, Eric H. [http://www.jstor.org/stable/2116960 "The Early Diffusion of Steam Power"] ''Journal of Economic History'' Vol. 34, No. 1, (March 1974). str. 91–107
{{refend}}
== Spoljašnje veze ==
{{Commonscat|Steam engines}}
* [https://web.archive.org/web/20080924094256/http://www.history.rochester.edu/steam/thurston/1878/Chapter6.html Knjiga o razvoju klipnih parnih mašina iz 19. vijeka. (engleski)]
* [http://www.animatedengines.com/ Animated engines – Illustrates a variety of engines]
* [http://science.howstuffworks.com/steam.htm Howstuffworks - "How Steam Engines Work"]
* [http://ships.galutschek.at/video/unterwalden_2011/engine_room/ Video of the 1900 steam engine aboard paddle steamer Unterwalden]
{{Authority control}}
[[Kategorija:Parne mašine| ]]
[[Kategorija:Mašinstvo]]
[[Kategorija:Motori sa spoljašnjim sagorevanjem]]
[[Kategorija:Motori]]
| |||