Mezi pohyblivými lopatkami rotorových oběžných kol se při složení turbíny nacházejí statorová rozváděcí kola, v nichž probíhá expanze páry.
Mezi pohyblivými lopatkami rotorových oběžných kol se při složení turbíny nacházejí statorová rozváděcí kola, v nichž probíhá expanze páry.
Pracovní látkou v parní turbíně je vodní pára, jejíž tepelná energie, kterou získala v uhelném kotli od produktů spalování paliva nebo v parogenerátorech jaderných elektráren, se mění na mechanickou práci rotoru. Proces transformace energie probíhá při expanzi páry, proudící mezilopatkovým prostorem rozváděcího a v případě přetlakové turbíny i oběžného kola. Do turbíny vstupuje pára s určitou vnitřní tlakovou a tepelnou energií, která se postupně v jednotlivých stupních turbíny mění expanzí na kinetickou energii. Tu pára na svojí další cestě předá s určitou účinností lopatkám oběžných kol, která konají mechanickou práci.
V ideální turbíně probíhá expanze páry jako izoentropický děj (entropie soustavy se nemění) – pára koná práci na úkor vnitřní energie.
Ze zjednodušené rovnice prvního zákonu termodynamiky vyplývá, že měrná mechanická práce ideální turbíny se rovná izoentropickému tepelnému spádu, tvořenému rozdílem měrných entalpií páry na vstupu do turbíny (ip [kJ/kg]) a výstupu z turbíny (ik0 [kJ/kg]).
a = ip − ik0 = Δi0
V reálných parních turbínách dochází například vlivem tření páry v lopatkování ke ztrátám a skutečný tepelný spád je menší.
Δi = ip − ik
Míru zmenšení spádu a tím i výsledné měrné mechanické práce charakterizuje vnitřní termodynamická účinnost turbíny.
ηtd = Δi / Δi0 = (ip − ik) / (ip − ik0)
Ideální a reálný tepelný spád turbíny znázorněný v i-s diagramu
Výkon parní turbíny (Pt [kW]) je zjednodušeně přímo úměrný skutečnému tepelnému spádu a množství páry protékající turbínou (mp [kg/s]).
Pt = mp . (ip − ik)
Emisní pára vycházející z turbíny kondenzuje na trubkách kondenzátoru při stálém emisním tlaku. Pokud má vzniklý kondenzát na výstupu z kondenzátoru entalpii ikon, turbína má následující spotřebu tepla (Qt [kJ/s]).
Qt = mp . (ip − ikon)
Maximální využití parametrů páry v parní turbíně lze dosáhnout carnotizací tepelného oběhu. V Carnotově cyklu určují tepelnou účinnost střední teploty přívodu a odvodu tepla. Mezi základní úpravy, přispívající ke zlepšení účinnosti cyklu, patří: