Turbine

Eine Turbine ist eine rotierende Strömungsmaschine, welche das Abfallen der inneren Energie eines strömenden Fluides (Flüssigkeit oder Gas) in mechanische Leistung umwandelt, nämlich Drehmoment mal Drehzahl, die sie über ihre Welle abgibt. Dem Fluidstrom wird durch die möglichst wirbelfreie laminare Umströmung der Turbinenschaufeln ein Teil seiner inneren Energie (bestehend aus Bewegungs-, Lage- und Druckenergie) entzogen, der auf die Laufschaufeln der Turbine übergeht. Über diese wird dann die Turbinenwelle in Drehung versetzt, die nutzbare Leistung wird an eine angekuppelte Arbeitsmaschine, wie beispielsweise an einen Generator, abgegeben. Ein konstantes Drehmoment der Arbeitsmaschine sorgt für eine gleichmäßige Drehzahl der Turbine, ansonsten muss die Drehzahl über einen Regler konstant gehalten werden. Turbinen gehören zu den leistungsfähigsten Maschinen. Ihre mechanisch nutzbare Leistung kann bis zu 1,5 Gigawatt betragen, wobei bei großen Leistungen eine Turbine in der Regel aus mehreren Teilturbinen (Hoch-, Mittel- und Niederdruckturbine(n)) besteht. Umgangssprachlich wird der Begriff Turbine auch für Düsentriebwerke verwendet, obwohl die Turbine nur ein Teil des Triebwerks ist, das auch Verdichter und Brennkammer enthält. Der Begriff Turbine wurde von dem französischen Ingenieur Claude Burdin geprägt.

A turbine is a rotary mechanical device that extracts energy from a fluid flow and converts it into useful work. The work produced by a turbine can be used for generating electrical power when combined with a generator. A turbine is a turbomachine with at least one moving part called a rotor assembly, which is a shaft or drum with blades attached. Moving fluid acts on the blades so that they move and impart rotational energy to the rotor. Early turbine examples are windmills and waterwheels. Gas, steam, and water turbines have a casing around the blades that contains and controls the working fluid. Credit for invention of the steam turbine is given both to Anglo-Irish engineer Sir Charles Parsons (1854–1931) for invention of the reaction turbine, and to Swedish engineer Gustaf de Laval (1845–1913) for invention of the impulse turbine. Modern steam turbines frequently employ both reaction and impulse in the same unit, typically varying the degree of reaction and impulse from the blade root to its periphery. The word "turbine" was coined in 1822 by the French mining engineer Claude Burdin from the Latin turbo, or vortex, in a memo, "Des turbines hydrauliques ou machines rotatoires à grande vitesse", which he submitted to the Académie royale des sciences in Paris. Benoit Fourneyron, a former student of Claude Burdin, built the first practical water turbine.

Turbina es el nombre genérico que se da a la mayoría de las turbomáquinas motoras. Estas son máquinas de fluido, a través de las cuales pasa un fluido en forma continua y éste le entrega su energía a través de un rodete con paletas o álabes. La turbina es un motor rotativo que convierte en energía mecánica la energía de una corriente de agua, vapor de agua o gas. El elemento básico de la turbina es la rueda o rotor, que cuenta con palas, hélices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su circunferencia, de tal forma que el fluido en movimiento produce una fuerza tangencial que impulsa la rueda y la hace girar. Esta energía mecánica se transfiere a través de un eje para proporcionar el movimiento de una máquina, un compresor, un generador eléctrico o una hélice. Las turbinas constan de una o dos ruedas con paletas, denominadas rotor y estátor, siendo la primera la que, impulsada por el fluido, arrastra el eje en el que se obtiene el movimiento de rotación. Hasta el momento, la turbina es uno de los motores más eficientes que existen (alrededor del 50 %) con respecto a los motores de combustión interna y hasta algunos eléctricos. Ya en los años 20, unos inventores, entre ellos uno de apellido Thyssen, patentaron una turbina de combustión interna a la que atribuyeron un rendimiento termodinámico del 31 %. El término turbina suele aplicarse también, por ser el componente principal, al conjunto de varias turbinas conectadas a un generador para la obtención de energía eléctrica.

Une turbine est un dispositif rotatif destiné à utiliser l'énergie cinétique d'un fluide liquide (comme l'eau) ou gazeux (vapeur, air, gaz de combustion) pour faire tourner un arbre supportant les aubes de la turbine. L'énergie du fluide, caractérisée par sa vitesse et son enthalpie, est partiellement convertie en énergie mécanique pour entraîner un alternateur, un compresseur, une pompe ou tout autre récepteur (ou générateur) mécanique rotatif. L'ensemble est alors respectivement appelé turbo-alternateur, turbocompresseur, turbopompe, etc. Une turbine est constituée d’un rotor comprenant un arbre sur lequel sont fixées des aubes et, d’un stator constitué d’un carter portant des déflecteurs fixes, généralement constitué de deux parties assemblées selon un plan axial. Elle comprend en outre un tore d’admission segmenté et un divergent d’échappement dirigé vers le condenseur. La fonction des déflecteurs fixes est d’assurer tout ou partie de la détente en formant un réseau de tuyères et de modifier la direction de l’écoulement sortant de l’étage précédent. La réalisation des turbines nécessite le recours à des aciers fortement alliés (Cr-Ni-V) pour résister aux contraintes thermiques, mécaniques (force centrifuge) et chimique (corrosion par la vapeur), voire aux alliages de titane. Les deux premières contraintes limitent le diamètre et donc le débit admissible aux derniers étages. Ainsi des aubes de plus d’un mètre de longueur posent déjà de sérieux problèmes de réalisation. De plus, l’hétérogénéité radiale des vitesses impose une incidence variable de l’aube qui présente alors une forme gauche dont l’usinage est complexe et dont les contraintes mécaniques limitent la bonne tenue.