Turbine, een van de verschillende toestellen die de energie in een vloeistofstroom omzetten in mechanische energie. De omzetting wordt in het algemeen bereikt door de vloeistof door een systeem van stationaire doorgangen of schoepen te leiden, die worden afgewisseld met doorgangen bestaande uit vinvormige bladen die aan een rotor zijn bevestigd. Door de stroming zo te regelen dat een tangentiële kracht, of koppel, wordt uitgeoefend op de rotorbladen, draait de rotor en wordt arbeid onttrokken.
© Greg Randles/.com
Turbines kunnen worden ingedeeld in vier algemene typen, afhankelijk van de gebruikte vloeistoffen: water, stoom, gas en wind. Hoewel dezelfde principes op alle turbines van toepassing zijn, verschillen hun specifieke ontwerpen voldoende om afzonderlijke beschrijvingen te verdienen.
Een waterturbine gebruikt de potentiële energie die het gevolg is van het hoogteverschil tussen een stroomopwaarts gelegen waterreservoir en het waterniveau bij de uitgang van de turbine (het tailrace) om deze zogenaamde opvoerhoogte in arbeid om te zetten. Waterturbines zijn de moderne opvolgers van eenvoudige waterraderen, die al zo’n 2000 jaar oud zijn. Tegenwoordig worden waterturbines voornamelijk gebruikt voor de opwekking van elektrische energie.
De grootste hoeveelheid elektrische energie komt echter van stoomturbines die aan elektrische generatoren zijn gekoppeld. De turbines worden aangedreven door stoom die wordt geproduceerd in een met fossiele brandstoffen gestookte of door kernenergie aangedreven generator. De energie die aan de stoom kan worden onttrokken, wordt gemakshalve uitgedrukt in termen van de enthalpieverandering in de turbine. Enthalpie weerspiegelt zowel thermische als mechanische energievormen in een stromingsproces en wordt gegeven door de som van de interne thermische energie en het product van druk maal volume. De beschikbare enthalpieverandering door een stoomturbine neemt toe met de temperatuur en druk van de stoomgenerator en met de verlaagde turbine-uittrededruk.
Voor gasturbines kan de energie die aan de vloeistof wordt onttrokken ook worden uitgedrukt in termen van de enthalpieverandering, die voor een gas bijna evenredig is met de temperatuurdaling over de turbine. In gasturbines is de werkvloeistof lucht vermengd met de gasvormige verbrandingsproducten. De meeste gasturbinemotoren omvatten ten minste een compressor, een verbrandingskamer en een turbine. Deze zijn gewoonlijk als een integrale eenheid gemonteerd en werken als een volledige prime mover in een zogenaamde open cyclus waarbij lucht uit de atmosfeer wordt aangezogen en de verbrandingsproducten uiteindelijk weer in de atmosfeer worden afgevoerd. Aangezien een succesvolle werking afhangt van de integratie van alle componenten, is het van belang het gehele apparaat, dat in feite een verbrandingsmotor is, te beschouwen in plaats van de turbine alleen. Om deze reden worden gasturbines behandeld in het artikel Verbrandingsmotor.