Turbína
Turbína je prúdový rotačný stroj - motor, ktorý mení kinetickú, tepelnú a tlakovú energiu prúdiacej tekutiny na rotačný pohyb hriadeľa stroja. Premena energie sa deje v lopatkovej mreži, tvorenej lopatkami na jednom alebo viacerých otočne uložených rotoroch. Prechod tekutiny medzi lopatkami vyvolá silové pôsobenie na ne a to vyvolá otáčanie rotora.
Historickými predchodcami turbín sú kolesá veterných a vodných mlynov. Teoretické základy pre rozvoj odboru položil Ján Andrej Segner v roku 1750. Vtedy zostrojil aj prototyp tzv. Segnerovho kolesa, ktorý ukázal možnosť využitia reakčného účinku vody vytekajúcej zo zakrivenej rúrky.
Rozdelenie
Princíp premeny energie
Turbíny možno rozdeliť podľa princípu premeny energie na:
- impulzné - Tieto turbíny menia smer prúdu tekutiny, ktorý má vysokú rýchlosť a tým aj vysokú kinetickú energiu. Prúd je vytváraný prechodom tekutiny o vysokom tlaku tryskou. Po jej opustení naráža na lopatky turbíny, výsledný impulz roztáča turbínu za súčasného zníženia kinetickej energie prúdu, resp. zmeny jeho smeru. Po opustení trysky ani počas impulzu sa tlak tekutiny nemení. Príkladom aplikovania takéhoto princípu je Peltonova turbína. Premena energie sa pre tento princíp riadi druhým Newtonovým zákonom.
- reakčné - Tieto turbíny vytvárajú krútiaci moment na základe pôsobenia reakčných síl pri zmene smeru a rýchlosti prúdenia tekutiny v priestore medzi lopatkami rotora. Príkladom aplikovania takéhoto princípu je Francisova turbína. Premena energie sa pre tento princíp riadi tretím Newtonovým zákonom.
Ostatné hľadiská
Podľa tekutiny, ktorú spracovávajú sa turbíny delia na:
Podľa konštrukcie sa turbíny delia na [1]:
- otvorené - pri ktorých nie je rotor uzavretý telesom statora. Sú to napríklad veterné turbíny. Pracujú s priamo nemerateľným množstvom tekutiny.
- zatvorené - pri ktorých je rotor uzavretý telesom statora. Množstvo tekutiny pretečené telesom za jednotku času je známe.
Podľa smeru prúdenia tekutiny sa delia na
- axiálne - v ktorých tekutina prúdi prevažne v smere osi rotácie rotora.
- radiálne - v ktorých sa smer prúdenia tekutiny mení, avšak na významnej časti dráhy je kolmé na os rotácie rotora.
- diagonálne
Špeciálne môžu byť turbíny spojené s inými zariadeniami:
- spaľovacia turbína - je v podstate plynová turbína vybavená spaľovacou komorou.
- turboagregát - je zapojenie turbíny s iným strojom napríklad:
- turbodúchadlo - je turbína (plynová) spojená s dúchadlom
- turbokompresor - je turbína (plynová) spojená s kompresorom
- turbogenerátor - je turbína spojená s generátorom elektrickej energie
Využitie
Turbíny sa využívajú ako zdroje s vysokým výkonom v rôznych oblastiach. Významné je ich využitie v energetike, kde sa využívajú ako primárne zdroje pre pohon elektrických generátorov. Niektoré vodné elektrárenské turbíny môžu v tzv. prečerpávacích elektrárňach slúžiť aj v opačnom režime ako čerpadlá. Vo vojenskej technike sa využívajú ako pohonná jednotka aj pre tanky, napríklad americký tank M1 Abrams. V doprave sa používajú pre pohon lodí a ťažkých koľajových vozidiel. Významné je použitie v letectve ako súčasť pohonných jednotiek turbovrtuľových lietadiel, helikoptér a prúdových lietadiel. Pokusne sa pohon turbínou objavil aj v pretekárskych vozidlách, nenašiel tam však uplatnenie. V malom prevedení je však turbína súčasťou väčšiny automobilov s prepĺňanými motormi, kde tvorí neoddeliteľnú časť turbodúchadla alebo turbokompresora.
Vodné turbíny
- Francisova turbína
- Peltonova turbína
- Kaplanova turbína
- Bánkiho turbína
- Savoniova turbína
- Teslova turbína
