Parni stroj

Parni stroj je motor z zunanjim zgorevanjem,^[1] ki toplotno energijo vodne pare pretvarja v mehansko delo.

V parnih strojih je delovna tekočina (voda oziroma para) ločena od produktov zgorevanja. Idealen termodinamski proces, ki se uporablja za analizo delovanja parnega stroja, je Clausius-Rankinov cikel. V tem ciklu se voda s segrevanjem v parnem kotlu pretvori v paro, katere tlak je višji od zračnega tlaka. Para nato v valju potisne bat in s tem opravi mehansko delo. Para z znižanim tlakom se nato izpusti v ozračje ali kondenzira in črpa nazaj v parni kotel.

Izraz parni stroj se lahko nanaša na celoten sklop enot, vključno s parnim kotlom, na primer na parnih lokomotivah, ali samo na valj in bat ali turbino, na primer na strojih s prečnikom in stacionarnih parnih strojih. Posebne stroje, na primer parna kladiva in vrtalnike, žene para iz samostojnih parnih zalogovnikov.

Raba vodne pare za proizvodnjo mehanskega gibanja je stara več kot 2000 let. Prve naprave niso bile kdo ve kako uporabne. Prvi patent za parni stroj je dobil španski izumitelj Jerónimo de Ayanz leta 1606.^[2] Leta 1698 je Thomas Savery patentiral parno črpalko, v kateri je bila para v neposrednem stiku z vodo, katero je črpala. Saveryjeva črpalka je s kondenzacijo pare ustvarjala podtlak, ki je v črpalko posrkal vodo, sveža para pa jo je v naslednjem taktu potisnila iz črpalke. Prvi tržno zanimiv stroj je bil atmosferski parni stroj Thomasa Newcomena iz leta 1712, ki se je uporabljal za črpanje vode iz rudnikov.

Leta 1781 je James Watt patentiral parni stroj z zunanjim kondenzatorjem, ki je proizvajal stalno krožno gibanje.^[3] Stroj je imel deset konjskih moči in je lahko poganjal različne stroje. Stroji so bili lahko nameščeni povsod, kjer so bili na razpolago voda in premog ali drva in zato zelo uporabni. Do leta 1883 se je moč največjih strojev povečala na 10.000 konjskih moči.^[4] Stacionarni parni stroji so bili ključna gonilna sila industrijske revolucije. Newcomenovi in Wattovi atmosferski stroji so bili veliki v primerjavi z močjo, ki so jo proizvedli, kasnejši visokotlačni parni stroji pa so postali dovolj lahki, da so se lahko vgrajevali primer na traktorje in železniške lokomotive.

Parni stroji z dvojnim delovanjem so ostali prevladujoč vir moči do začetka 20. stoletja, ko so se dovolj razvili elektromotorji in motorji z notranjim zgorevanjem. Slednji so postopoma povsem nadomestili batne parne stroje.^[5] Če upoštevamo, da večino električne energije na svetu proizvedejo parne turbine, »parna doba«  še vedno traja in v mnogo večjem obsegu kot na začetku 20. stoletja.

Največji ohranjeni parni stroj v Sloveniji, verjetno pa tudi v Evropi, je iz leta 1893, in stoji na ozemlju nekdanjega rudnika živega srebra v Idriji.^[6]

1. ↑ American Heritage Dictionary of the English Language (4. izdaja). Houghton Mifflin Company. 2000.
2. ↑ Karel Davids, Carolus A. Davids (2012). Religion, Technology, and the Great and Little Divergences: China and Europe Compared, C. 700-1800. Brill, str. 207. ISBN 9789004233881.
3. ↑ Hills 1989, str. 63.
4. ↑ Hills 1989, str. 223.
5. ↑ Wiser, Wendell H. (2000). Energy resources: occurrence, production, conversion, use. Birkhäuser. str. 190. ISBN 978-0-387-98744-6.
6. ↑ »Idrijski kolos ali največji parni stroj v Sloveniji«. MMC RTV-SLO. 30. september 2009. Pridobljeno 8. julija 2017.