Turbina, a folyadékáramban lévő energiát mechanikai energiává alakító különböző berendezések bármelyike. Az átalakítás általában úgy történik, hogy a folyadékot egy rotorhoz rögzített, uszonyszerű lapátokból álló átjárókkal váltakozó álló csatornák vagy lapátok rendszerén vezetik át. Az áramlás olyan elrendezésével, hogy a rotorlapátokra érintőleges erő vagy nyomaték nehezedik, a rotor elfordul, és munka nyerhető.
© Greg Randles/.com
A turbinákat a felhasznált folyadékok szerint négy általános típusba sorolhatjuk: víz, gőz, gáz és szél. Bár minden turbinára ugyanazok az elvek vonatkoznak, a konkrét kialakításuk eléggé különbözik ahhoz, hogy külön leírást érdemeljenek.
A vízturbina a felszálló víztározó és a turbina kilépő vízszintje (a hátsó szakasz) közötti magasságkülönbségből származó potenciális energiát használja fel arra, hogy ezt az úgynevezett vízmagasságot munkává alakítsa. A vízturbinák a mintegy 2000 éves múltra visszatekintő egyszerű vízikerekek modern utódai. Ma a vízturbinákat elsősorban elektromos áram előállítására használják.
A legnagyobb mennyiségű elektromos energiát azonban az elektromos generátorokkal összekapcsolt gőzturbinák termelik. A turbinákat fosszilis tüzelésű vagy nukleáris meghajtású generátorban előállított gőz hajtja meg. A gőzből kinyerhető energiát praktikusan a turbina entalpiaváltozásával fejezzük ki. Az entalpia egy áramlási folyamat hő- és mechanikai energiaformáit tükrözi, és a belső hőenergia, valamint a nyomás és a térfogat szorzatának összegével adódik. A gőzturbinán keresztül elérhető entalpiaváltozás a gőzfejlesztő hőmérsékletével és nyomásával, valamint a turbina kilépő nyomásának csökkenésével nő.
Gázturbinák esetében a folyadékból kinyert energia az entalpiaváltozással is kifejezhető, amely egy gáz esetében közel arányos a turbinán keresztüli hőmérsékletcsökkenéssel. A gázturbinákban a munkaközeg az égés gáznemű termékeivel kevert levegő. A legtöbb gázturbinás motor legalább egy kompresszort, egy égéstermet és egy turbinát tartalmaz. Ezeket általában egybeépített egységként szerelik fel, és teljes erőgépként működnek egy úgynevezett nyílt ciklusban, ahol a levegőt a légkörből szívják be, és az égéstermékeket végül ismét a légkörbe bocsátják ki. Mivel a sikeres működés az összes komponens integrációjától függ, fontos, hogy ne csak a turbinát, hanem a teljes berendezést – amely valójában egy belsőégésű motor – tekintsük. Ezért a gázturbinákat a belsőégésű motor című cikkben tárgyaljuk.