Parní stroj

První fungující parní stroj postavil v roce 1712 Thomas Newcomen a byl původně určen pro vysávání vody z dolů ve střední Anglii. Práce na jeho konstrukci mu zabrala deset let. Newcomenův parní stroj roku 1784 výrazně zdokonalil James Watt - mimo jiné se značně zvýšil jeho výkon, což znamenalo jeho velké rozšíření v nejrůznějších průmyslových odvětvích. První parní lokomotivu sestrojil roku 1815 George Stevenson, ta v roce 1825 vezla vlak o hmotnosi 30 tun ze Stocktonu do Darlingtonu a dosahovala rychlosti až 6.5 km/h při stoupání.

Parní stroj pracuje na následujícím principu: Hořením paliva vzniká teplo, které přeměňuje vodu na vodní páru. Pomocí vstupních orgánů je potom touto párou plněn parní válec. Následuje tzv. expanze páry - pára koná práci (hýbe pístem) a zároveň klesá její tlak a teplota. Poté následuje tzv. výfuk páry otevřením výstupních orgánů na druhé straně válce. Po vstupu páry z vstupních orgánů umístěných na druhé straně válce a zpětném pohybu pístu se pára vytlačuje, část páry se však ve válci ponechává a opět se stlačuje (komprese), aby se stěny válce před plněním čerstvou párou opět ohřály.

V parním stroji pára pohybuje pístem a pomocí ojnice a klikové hřídele je takto vzniklá enrgie převáděna ke kolům. Část energie se tudíž spotřebuje k pohonu těchto součástí. Mnohem efektivnější by ale bylo, kdyby tlak páry mohl otáčet koly bezprostředně, podobně jako dopadající voda roztáčí mlýnská kola. Potíž byla však v tom, že kola musela mít stálou vysokou rychlost, aby měl parní stroj dobrý výkon. Tento problém se dlouho nedařilo vyřešit, až roku 1884 sestrojili Angličan Parsons spolu se Švédem Lavalem první parní turbínu.

V tomto roce byla vyvinuta nová technologie výroby oceli, jejímž výsledkem byla tvrzená ocel. Parsons s Lavalem z ní zkonstruovali soustavu kol s lopatkami, na něž dopadá pára a roztáčí je. Kola vzdálenější od zdroje páry jsou větší a kola, která jsou zdroji páry bližší, jsou menší. Potřebné rychlosti dosahuje pára expanzí v zúženém průtokovém průřezu. Tlak a teplota páry při expanzi stejně jako u parního stroje klesají a pára se ochlazuje.

Už první parní turbína se otáčela rychlostí 18 000 otáček za minutu a další typy byly ještě výkonnější. Parní turbíny byly mnohem účinější než parní stroje a jejich provoz byl levnější, což je předurčilo k rozsáhlému použití, například k pohonu lodí. Parsons však zamýšlel tyto turbíny pro výrobu elektřiny, a tak sám zkonstruoval dynamo, které mohlo být poháněno stejně vysokou rychlostí jako jeho turbíny. Tyto turbíny jsou dodnes v celém světě jedním z hlavních zdrojů elektrické energie.