Паровая турбина — это устройство, способное преобразовывать тепловая энергия пара под давлением во вращательное движение. Это вращательное движение часто используется на электростанциях для выработки электроэнергии, хотя оно может иметь и другие применения. Основной принцип паровых турбин был впервые описан еще в первом веке нашей эры, в то время как современная паровая турбина была разработана только в 1884 году.
Первая современная паровая турбина была разработана сэром Чарльзом Парсонсом. Он использовался вместе с динамо-машиной для выработки мощности 7,5 кВт. Вскоре после изобретения устройство нашло основное применение на электростанциях по всему миру и на борту военно-морских судов. Ранее поршневые паровые двигатели были менее эффективны и их было сложнее адаптировать для использования на борту кораблей, поскольку требовались сложные системы, а не простой механизм с прямым приводом.
Паровые турбины используют принцип расширения пара под давлением в контролируемых ступенях. Каждая турбина может состоять из нескольких импульсных и реактивных турбин, каждая из которых позволяет пару расширяться и вращать лопасти или лопатки внутри устройства. В большинстве паровых турбин оба эти варианта используются совместно, при этом импульсные турбины работают под высоким давлением, а реактивные турбины используются при низком давлении. Разница между ними заключается в том, что в импульсном варианте используется сопло для подачи высокоскоростного пара в роторы, в то время как роторы в реактивных турбинах сами по себе являются типом сопла.
Расположение импульсных и реактивных турбин внутри паровой турбины может эффективно сделать систему очень эффективной. Используя как высокое, так и низкое давление и заставляя пар выполнять работу на каждой стадии своего расширения, процесс может оставаться высоко изоэнтропическим. Это просто означает, что энтропия, поступающая в систему, аналогична той, которая выходит. Еще одним преимуществом конструкции является то, что вращение турбин создает вращательное движение, которое идеально подходит как для выработки электроэнергии, так и для вращения лопастей или других приводных механизмов на кораблях.
Большой процент всей электроэнергии, вырабатываемой в мире, приходится на паротурбинные генераторы. Они присутствуют как в ископаемом топливе, так и в атомные электростанции, причем первые сжигают уголь или нефть для нагрева воды до пара, а вторые полагаются на реакцию ядерного деления для производства пара. Кроме того, некоторая часть энергии вырабатывается с использованием процесса, известного как сосредоточенная солнечная энергия. Этот тип электростанции может использовать солнце для производства пара, который затем может вращать паровые турбины.