turbina

turbina (lat.), stroj u kojeg para, plin ili voda pod visokim tlakom i velikom brzinom izlazi iz mlaznica ili privodnih kanala statora te djelovanjem na lopatice okreće rotor i potencijalnu energiju tlaka pretvara u kinetičku. Moguće je potencijalnu energiju pretvoriti u kinetičku samo u sapnicama i privodnim kanalima, ili tako da se u njima pretvori samo dio energije, a ostatak u lopaticama rotora. U prvom slučaju energija se prenosi na rotor skretanjem mlaza (tzv. akcijske turbine), a u drugom se slučaju kanal između rotorskih lopatica suzuje i djeluje kao sapnica; para ili plin ekspandira i dolazi na rotorske lopatice s pretlakom; zbog ubrzanja u kanalima između lopatica nastaje reakcijska sila čija obodna komponenta djeluje na rotor i pokreće ga (tzv. reakcijska turbina). T. može biti aksijalna (u koje je gl. smjer strujanja medija u smjeru osi turbine) ili radijalna (para ili plinovi radijalno struje iznutra prema obodu ili od oboda prema središtu t., okomito na os okretanja); dvije su vrste radijalnih parnih t.: t. s istim smjerom vrtnje koluta na kojima su redovi lopatica i protuhodna radijalna t. s protivnim smjerom vrtnje dvaju rotorskih koluta (Ljungströmova turbina); plinska radijalna t. upotrebljava se kao ispušna turbina dizelskog motora, pokreće kompresore zraka za nabijanje motora. Prema broju stupnjeva u kojima se energija pretvara, t. su jednostupnjevne ili višestupnjevne. Višestupnjevna t. ima jedno ili više rotorskih kola, od kojih je svako s jednim ili više stupnjeva; jedan privodni red (sapnica ili kanala i rotorskih lopatica) tvori jedan stupanj, a tlak ispred sljedećeg stupnja uvijek je niži. Ekspanzija pare ili plina u t. obavlja se u jednom kućištu ili u više njih; kućišta su međusobno spojena cijevima za dovod i odvod medija pa se t. prema tlaku dijele na visokotlačne, srednjotlačne i niskotlačne (mogu pripadati jednoj turbinskoj jedinici). Na brodovima su porivne t. parne ili plinske; zupčani reduktor broj okretaja t. (npr. 830 ··· 1260 rad/s) reducira na broj okretaja propelerske osovine (8,4 ··· 14,7 rad/s). U brod. parnim t. (tzv. kondenzacijske) energija pare pretvara se u meh. energiju potrebnu za poriv broda; iskorišćena para vodi se u kondenzator, gdje se kondenzira, a kondenzat ponovo služi za napajanje kotlova. Kada se t. ne upotrebljava za izravan pogon propelerske osovine (npr. pokreće dinamo), dio tlaka pare pretvara se u meh. energiju, a para preostaloga nižeg tlaka odvodi se za druge brod. potrebe. Postoje i tzv. oduzimajuće parne t. kojima se iz određenog stupnja oduzima dio pare za potrebe broda (npr. za zagrijavanje vode koja napaja kotao). U kondenzacijskih t., radi veće ekonomičnosti, može se para, kada je postala vlažna, vratiti u kotao radi ponovnog pregrijavanja; to su t. s međupregrijavanjem pare. Zbog strujanja vodene pare u jednom smjeru t. imaju samo jedan smjer vrtnje, pa se na brodovima ugrađuje u isto kućište i specijalna t. za hod krmom; nju zakreće izlazno vratilo u smjeru obratnom od smjera za hod naprijed; sastoji se od sapnica i Curtisova kola sa 2-3 stupnja brzine; zauzima malo mjesta, a daje veliku snagu. Na trg. brodovima takva t. ima 25 ··· 50% snage t. za hod naprijed, a na rat. brodovima nešto više. T. je ekonomičnija uz veći broj okretaja, a brod. vijak uz manji broj. Do snage od 25 MW na brodovima prevladava dizelski pogon, a iznad toga turbinski. Plinska t. slična je parnoj; za pogon dobiva ogrjevne plinove iz komore u kojoj tekuće gorivo izgara u komprimiranom zraku; značajke: mali obujam i mala masa (nema kotlova ni kondenzatora), jednostavna posluga i jednostavno automatiziranje, velik potrošak kvalitetnog goriva, osjetljiva na visoku temp. plinova i mor. zrak, prikladna za brod. postrojenja velikih snaga (za brze brodove, posebno rat. brodove, veće glisere, brodove s podvodnim krilima i sl.), Ispušna t. nakon izvršenog rada u gl. stroju iskorišćuje ostatak energije ispušne vodene pare ili plinova za dobivanje meh. rada. I. t. parnog stapnog stroja iskorišćuje energiju pare preostalu na izlasku iz niskotlačnog cilindra, prije ulaska pare u kondenzator; dva su sistema: turbina služi za pogon kompresora pare (Götaverkenov sistem) ili preko zupčanog prijenosa prenosi snagu na vratilo parnog stapnog stroja (Bauer-Wachov sistem). Plinska i. t. služi za ispiranje i nabijanje dizelskih motora. T. za kombiniranu vožnju pogoni propelersku osovinu s nekim dr. strojem; u parnih stapnih strojeva to je ispušna t., dok se plinska t. upotrebljava radi postizavanja vršne snage (redovito radi zajedno s dizelskim motorima). Rat. brodovi za vožnju malom brzinom (npr. na krstarenju) upotrebljavaju marševsku t.; vrlo je ekonomična. – Parna se turbina prvi put spominje kao kugla Herona Aleksandrijskog (← 120); Giovanni Branca opisuje oko 1620. turbinu s lopatičnim kolom. Šved. inž. C. G. P. de Laval konstruirao je 1883. prvu upotrebljivu akcijsko jednostepenu parnu turbinu. Englez Parsons sagradio je 1884. prvu višestepenu reakcijsku turbinu; 1894. ugradio ju je na brod Turbinia; slijede ga Curtis, Zoely, Rateau i dr.