Turbin, en av olika anordningar som omvandlar energin i en ström av vätska till mekanisk energi. Omvandlingen sker i allmänhet genom att vätskan leds genom ett system av stationära passager eller skovlar som växlar med passager som består av fenliknande blad som är fästa vid en rotor. Genom att ordna flödet så att en tangentiell kraft, eller ett vridmoment, utövas på rotorbladen, vrids rotorn runt och arbete utvinns.
© Greg Randles/.com
Turbiner kan delas in i fyra allmänna typer beroende på vilka vätskor som används: vatten, ånga, gas och vindkraft. Även om samma principer gäller för alla turbiner skiljer sig deras specifika konstruktioner tillräckligt mycket åt för att förtjäna separata beskrivningar.
En vattenturbin utnyttjar den potentiella energi som uppstår till följd av höjdskillnaden mellan en vattenreservoar uppströms och vattennivån vid turbinens utlopp (slutspurten) för att omvandla denna så kallade fallhöjd till arbete. Vattenturbiner är de moderna efterföljarna till enkla vattenhjul, som har funnits för cirka 2 000 år sedan. Idag används vattenturbiner främst för elproduktion.
Den största mängden elektrisk energi kommer dock från ångturbiner kopplade till elektriska generatorer. Turbinerna drivs av ånga som produceras i antingen en fossilbränsleeldad eller en kärnkraftsdriven generator. Den energi som kan utvinnas ur ångan uttrycks lämpligen i termer av entalpiändringen över turbinen. Enthalpin återspeglar både termiska och mekaniska energiformer i en flödesprocess och ges av summan av den interna termiska energin och produkten av tryck gånger volym. Den tillgängliga entalpiförändringen genom en ångturbin ökar med temperaturen och trycket i ånggeneratorn och med minskat turbinutgångstryck.
För gasturbiner kan den energi som utvinns ur vätskan också uttryckas i termer av entalpiförändringen, som för en gas är nästan proportionell mot temperaturfallet över turbinen. I gasturbiner är arbetsvätskan luft blandad med gasformiga förbränningsprodukter. De flesta gasturbinmotorer innehåller åtminstone en kompressor, en förbränningskammare och en turbin. Dessa är vanligtvis monterade som en integrerad enhet och fungerar som en komplett drivkraft i en så kallad öppen cykel där luft sugs in från atmosfären och förbränningsprodukterna slutligen släpps ut i atmosfären igen. Eftersom en framgångsrik drift beror på integreringen av alla komponenter är det viktigt att betrakta hela enheten, som egentligen är en förbränningsmotor, snarare än enbart turbinen. Av denna anledning behandlas gasturbiner i artikeln förbränningsmotor.