Парова́я маши́на, тепловой двигатель, в котором потенциальная энергия пара, поступающего из парового котла, преобразуется в механическую работу возвратно-поступательного движения поршня. Рабочий процесс паровой машины обусловлен периодическими изменениями давления пара в цилиндре (пар, поступающий в цилиндр паровой машины, расширяется и перемещает поршень). Возвратно-поступательное движение поршня преобразуется с помощью кривошипного механизма во вращательное движение вала. В паровой машине двойного действия (повышает скорость работы, улучшает плавность хода) пар, с помощью системы парораспределения, поочерёдно подаётся по обе стороны цилиндра, отработанный пар с другой стороны выходит в атмосферу или в конденсат. Для снижения тепловых потерь цилиндр паровой машины окружается паровой рубашкой (камера для поддержания примерно постоянной температуры стенок цилиндра).

Паровые машины разделяются:

• по назначению – на стационарные, нестационарные (передвижные и транспортные);

• по используемому пару – на низкого давления (до 1,2 МПа), среднего давления (до 6 МПа), высокого давления (свыше 6 МПа);

• по числу оборотов вала – на тихоходные (до 50 об/мин), быстроходные (до 1000 об/мин);

• по давлению выпускаемого пара – на конденсационные (давление в конденсаторе 0,01–0,02 МПа); выхлопные (давление 0,11–0,12 МПа); теплофикационные с отбором пара на нагревательные цели или для паровых турбин (давление от 0,12 МПа до 6 МПа) в зависимости от назначения отбора (например, отопление, регенерация, технологические процессы);

• по расположению цилиндров – на горизонтальные, наклонные, вертикальные;

• по числу цилиндров – на одноцилиндровые, многоцилиндровые, сдвоенные, строенные и др., в которых каждый цилиндр питается первичным паром одних и тех же параметров (включены параллельно).

Различают паровые машины многократного расширения, в которых пар последовательно расширяется в 2, 3, 4 цилиндрах возрастающего объёма, переходя из цилиндра в цилиндр через т. н. коллекторы (ресиверы). Особую группу составляют прямоточные паровые машины, в которых выпуск пара из полости цилиндра осуществляется кромкой поршня (через дополнительное окно, открывающееся поршнем в конце каждой фазы, через которое пар покидает цилиндр), что повышает эффективность машины. Первое известное устройство, приводимое в движение паром (эолипил), было описано Героном Александрийским. Первые опыты с паром в качестве средства для привода проводились ещё в 17 в. В 1680 г. Д. Папен изобрёл паровой котёл, в 1698 г. Т. Севери изобрёл паровую машину для откачки воды из шахт (паровой нагнетательно-всасывающий насос). В 1707 г. насос Севери был выписан Петром I и установлен в Летнем саду в Санкт-Петербурге для подачи воды в фонтан.

Совершенствование и интенсивное использование паровых машин началось с 18 в., когда основной недостаток гидросиловых установок (зависимость от местных условий) стал препятствовать развитию металлургических предприятий, внедрению в производство прядильных, ткацких машин и др. В 1712 г. Т. Ньюкомен изобрёл паровую машину для привода шахтных насосов. В России паровая машина Ньюкомена была установлена в 1772 г. в Кронштадте для откачки воды из дока. Первая в России паровая машина построена И. И. Ползуновым в 1764–1766 гг. для привода воздуходувных мехов плавильных печей. Первая паровая машина как универсальный двигатель впервые создана Дж. Уаттом в 1774–1784 гг. В России паровые машины Уатта впервые стали изготовлять под руководством К. К. Гаскойна на Александровской мануфактуре в 1805 г.; одна из машин мощностью 60 л. с. (44,1 кВт) в 1820 г. была поставлена на Санкт-Петербургском монетном дворе. Начиная с 1820 г. Е. А. и М. Е. Черепановы построили около 20 паровых машин мощностью от 2 до 60 л. с. (от 1,47 до 44,1 кВт). Паровые машины использовались как приводной двигатель в насосных станциях, паровозах, пароходах, паровых автомобилях и других транспортных средствах.

Паровая машина уже ко 2-й половине 19 в. достигла высокой степени совершенства. За 100 лет развития мощность паровых машин повысилась от 5–10 л. с. (3,68–7,35 кВт) до 20 000 л. с. (14,7 МВт); давление подаваемого пара – от 0,01 МПа до 12 МПа; температура пара – от 100 до 400 °C; число оборотов – от 20–30 до 1000 об/мин.

Однако в середине 20 в. паровые машины были вытеснены двигателями внутреннего сгорания, паровыми турбинами, коэффициент полезного действия которых выше. В своём развитии паровые машины способствовали появлению новых областей знания; созданные на основе производственного опыта паровые машины поставили перед учёными ряд вопросов, разрешение которых создало новую науку – техническую термодинамику.