Parné stoje

Tlaková sila pary stále vyrába veľkú časť energie, ktorú dnes používame. Aj keď zdrojom tepla, ktoré mení vodu na paru točiacimi sa turbínami napojenými na elektrické generátory, sú najmodrnejšie jadrové reaktory.

Prvý parný stroj bol vynájdený v 1. storočí nášho letopočtu gréckym konštruktérom Herom z Alexandrie. Dutú guľu pripevnil na dve trubky , ktorými do nej išla para z malého kotla. Para guľu naplnila a unikla cez rúrky po stranách. Takáto sila prúdiacej pary spôsobila, že sa guľa začala otáčať. Aj keď bol tento objav veľmi pozoruhodný, z tejto konštrukcie nevyplývala žiadna možnosť rozumného využitia. Prvý praktický parný stroj bol vynájdený v roku 1698 anglickým inžinierom Thomasom Saveryom. Para bola prudko ochladzovaná v uzavretej komore, kým neskondenzovala na malé množstvo vody. Veľký úbytok objemu tak vytváral podtlak, ktorý bol využívaný k odsávaniu vody z uhoľných dolov. V parnom stroji, ktorý zostrojil Angličan Thomas Newcomen okolo roku 1710, vytlačovala para piest vo valci. Potom bol valec ochladený tak, aby para skondenzovala a piest zišiel naspäť dole. Kondenzáciou pary sa zmenšoval tlak vo valci, tak, že piest bol stlačený dole pôsobením atmosferického tlaku. Preto Newcomen predstavil svoj parný stroj ako „atmosferický“. Bol využívaný k poháňaniu dolných čerpadiel. Hoci bol tento systém podstatne výkonnejší než systém Saveryov, bol dosť pomalý a neúčinný. Bolo to tak preto, lebo valec sa po ochladení musel znovu rozohriať, aby vzniklo dostatočné množstvo pary, ktorá by piest znovu vytlačila. Ináč by totiž skondenzovala okamžite.
Zmienený problém vyriešil škótsky inžinier James Watt. V jeho motore vynájdenom v roku 1769 bola para prepúšťaná ku kondenzácii do samotnej komory. Tým, že valec nebol striedavo zohrievaný a ochladzovaný, tepelné straty boli relatívne malé. Wattov motor bol tiež rýchlejší, pretože do valca bolo možné púšťať viac pary hneď, akonáhle sa piest vrátil do svojej pôvodnej polohy. Toto a mnohé ďalšie zlepšenia umožnili, že Wattove motory mali širokú možnosť využitia.

Vo viktoriánskej dobe spôsobili výkonné parné lokomotívy revolúciu v suchozemskom cestovaní. Parné motory taktiež poháňali stroje na tlač novín, na pradenie a tkanie látok, aj pračky v „parných práčovniach“. Parné stroje poháňali lunaparky, niektorí farmári používali parnú energiu pri oraní pôdy.

Upratovacie firmy boli vybavené parnými vysávačmi, v špičkových holičských salónoch v mestách dokonca existovali aj parou poháňané masážne kefy k masírovaniu kože na hlave.
Väčšina ranných parných strojov bola založená na posuvnom pohybe piestu vo valcoch. Tento pohyb sa potom mohol prevádzať mechanicky na pohyb točivý. Obežné kolesá parnej turbíny sa otáčajú priamo silovým pôsobením pary.Začiatom 19.storočia niektorý vználezci experimentovali s parnými turbínami. Tie však v roku 1884 neboli dostatočne funkčné a výkonné. Prvú skutočne funkčnú turbínu vynašiel anglický inžinier Charles Parsons. Po niekolkých rokoch vylepšovania sa jeho turbíny využívali k pohonu lodí a geneátorov.




Premena energie: Parné motory a turbíny menia teplo na mechanickú energiu. V oboch prípadoch je teplom, ktoré získavame spalovaním paliva, privedená voda do varu, čim sa vytvorí para s 1600 krát väčším objemom. V piestových motoroch sa para rozťahuje vo valci a tím vytlačuje piest. V parných turbínach točí para vejárovitými rotormi. V obydvoch prípadoch stráca rozžínajúca para svoju tepelnú energiu.
Parné motory a turbíny sú príklady vnútorne spaľovacieho motora, lebo teplo sa získava mimo pracovnej časti stroja, obvykle spaľovaním paliva. Para sa vyrába v kotloch vyhrievaných naftou alebo uhlím. V jadrových elektrárňach sa uvoľňuje teplo pri jadrovej reakcii. Dvojtaktný motor

V jednoduchých parných motoroch pôsobí para iba z jednej strany valca. Vo väčšine parných strojov sú však k výrobe mechanickej energie využité obidve strany piestu. Para sa najprv privedie na jednu stranu piestu, čím ho vytlačí dopredu, potom sa privádza aj z druhej strany a piest je opäť stlačený naspäť. Preto sa tento typ motora nazýva dvojtaktný.
Celý dej začína vpustením pary do jednej strany valca prívodným vstupom. Prívodný vstup sa potom uzavrie a para sa rozpína, čím tlačí piest valcom.V ďalšej fáze je para vpustená na opačnú stranu piestu a tlačí ho valcom naspäť. Na prvej strane para odchádza výfukovým vývodom. Para sa tak striedavo vpúšťa na obydve strany piestu, zatial čo opačná strana sa vždy automaticky napojuje na výfuk.
Vo väčšine parných motorovje celý tento sled dejov pre každý piest riadený yvláštnou klapkou v tvare D. Tá sa pohybuje tam a späť, čím vytvára požadované prepojenie medzi medzi prívodnými a odvodnými kanálmi. Niektoré velké parné stroje majú dokonca samostatné klapky pre každú stranu piesta.