Turbina, dowolne z różnych urządzeń, które przekształcają energię strumienia płynu w energię mechaniczną. Konwersja jest zazwyczaj realizowana poprzez przepuszczanie płynu przez system nieruchomych kanałów lub łopatek, które przeplatają się z kanałami składającymi się z płetwiastych łopatek przymocowanych do wirnika. Poprzez zorganizowanie przepływu w taki sposób, że siła styczna lub moment obrotowy jest wywierany na łopatki wirnika, wirnik obraca się, a praca jest uzyskiwana.
© Greg Randles/.com
Turbiny można podzielić na cztery ogólne typy w zależności od wykorzystywanych płynów: wodne, parowe, gazowe i wiatrowe. Chociaż te same zasady odnoszą się do wszystkich turbin, ich konkretne konstrukcje różnią się na tyle, że zasługują na oddzielne opisy.
Turbina wodna wykorzystuje energię potencjalną wynikającą z różnicy wysokości pomiędzy zbiornikiem wodnym znajdującym się w górze rzeki a poziomem wody na wyjściu z turbiny (ciągiem tylnym) w celu przekształcenia tak zwanej głowy w pracę. Turbiny wodne są współczesnymi następcami prostych kół wodnych, których początki sięgają około 2000 lat wstecz. Obecnie głównym zastosowaniem turbin wodnych jest wytwarzanie energii elektrycznej.
Największa ilość energii elektrycznej pochodzi jednak z turbin parowych połączonych z generatorami elektrycznymi. Turbiny napędzane są parą wodną wytwarzaną w generatorze zasilanym paliwem kopalnym lub jądrowym. Energia, którą można wydobyć z pary jest wyrażana w postaci zmiany entalpii w turbinie. Entalpia odzwierciedla zarówno termiczne, jak i mechaniczne formy energii w procesie przepływu i jest określana przez sumę wewnętrznej energii termicznej i iloczynu ciśnienia i objętości. Dostępna zmiana entalpii w turbinie parowej wzrasta wraz z temperaturą i ciśnieniem generatora pary oraz ze zmniejszonym ciśnieniem na wylocie turbiny.
W przypadku turbin gazowych energia pozyskiwana z płynu może być również wyrażona w postaci zmiany entalpii, która dla gazu jest niemal proporcjonalna do spadku temperatury w turbinie. W turbinach gazowych płynem roboczym jest powietrze zmieszane z gazowymi produktami spalania. Większość silników gazowo-turbinowych składa się co najmniej ze sprężarki, komory spalania i turbiny. Zazwyczaj są one zamontowane jako integralna jednostka i pracują jako kompletny napęd w tak zwanym cyklu otwartym, w którym powietrze jest zasysane z atmosfery, a produkty spalania są ponownie odprowadzane do atmosfery. Ponieważ pomyślna praca zależy od integracji wszystkich komponentów, ważne jest, aby wziąć pod uwagę całe urządzenie, które jest w rzeczywistości silnikiem spalinowym, a nie tylko samą turbinę. Z tego powodu, turbiny gazowe są traktowane w artykule Silnik spalinowy.