Parne masine

1. UVOD
Parna turbina je uređaj koji pretvara toplinsku energiju iz pare pod pritiskom u rotacijsko gibanje radnih dijelova, te se tako dobiva koristan mehanički rad. Modernu izvedbu parne turbine izmislio je Sir Charles Parsons.Parna turbina je oblik toplinskog stroja koji izvlači svoj napredak iz termodinamičke učinkovitosti kroz rabljenje višestrukih stupnjeva u ekspanziji pare, što rezultira približavanju idealnom povratnom procesu. Ona je skoro u potpunosti istisnula rabljenje parnog stroja (kojeg je izmislio Thomas Newcomen te ga kasnije poboljšao James Watt).

1.1 Historijski razvoj parnih turbina
Prvi prototip aksijalne akcijske parne turbine s jednim stupnjem i s divergentnim sapnicama predložio je 1883. godine švedski inženjer i matematičar Gustaf de Laval. U ovoj turbini ekspanzija pare se odvijala samo u mirujućim sapnicama i to u samo jednom stupnju od početnog do izlaznog tlaka, za što su bile potrebne jako velike brzine strujanja na izlazu iz sapnica. Pošto za najučinkovitijekorištenje kinetičke energije te struje pare moramoimati obodnu brzinu na lopaticama rotora koja je trebala biti polovica izlazne brzine pare, radilo se je o jako velikim brzinama vrtnje.

Tako na primje za najmanju de Lavalovu parnu turbinu s promjerom rotora od 100 mm i snagom od 2.5 kW imamo brzinu vrtnje od oko 500 s-1(30.000 min-1). Snaga najveće parne turbine koju je konstruirao de Laval nije prelazila 500 kW. Uza sve to, njegove turbine su imale vrlo niski stupanj djelovanja.Svega godinu dana iza de Lavala, Charles Parsons, engleski inženjer, je 1884. godine predložioreakcijsku parnu turbinu s više stupnjeva u kojoj se ekspanzija pare odvija u više uzastopnih stupnjeva,umjesto ukupne ekspanzije u jednom stupnju kod de Lavalove turbine. Ekspanzija se nije odvijalasamo u statorskim lopaticama, već se je nastavljalau rotorskim lopaticama (slika 1.2).

Brzine strujanja su sada bile mnogo manje, kao i potrebna obodna brzina.Krajem 19. stoljeća je počela značajnije rasti proizvodnja turbina, što je bilo povezano s razvojem električnih
strojeva, prije svega generatora. Parne turbine počele su se sve više koristiti za pogon brodova i električnih generatora u termoelektranama. Početkom 20. stoljeća, između dva svjetska rata gradile su se parne turbine sa snagom od 50.000 kW sbrzinom vrtnje od 1500 min-1te s parametrima pare na ulazu u turbinu: p= 2.85 MPa i T= 400oC