توربین‌ها چگونه کار می‌کنند؟

توربین، موتور چرخنده‌ای است که می‌تواند از یک سیال، انرژی به دست آورد. در حقیقت توربین انرژی سیالی که از آن عبور می‌کند را به انرژی حرکتی برای به حرکت درآوردن بخش چرخنده که تعدادی پره به آن متصل هستند، تبدیل می‌کند. ساده‌ترین توربین‌ها از یک بخش چرخنده و تعدادی پره که به بخش چرخنده متصل می‌شوند، تشکیل شده‌اند. سیال به پره‌ها برخورد می‌کند و از انرژی ناشی از متحرک‌بودن آن استفاده خواهد شد. آسیاب‌های بادی نمونه‌ای از ابتدایی‌ترین و اولین توربین‌ها هستند.

کد خبر: ۴۲۰۵۸۸

سیالی که از توربین عبور می‌کند می‌تواند مانند توربین‌های هیدرولیکی نیروگاه‌های هیدروالکتریکی یک مایع باشد یا این که مانند توربین‌های گازی یا توربین‌های بخار یک گاز باشد. توربین‌های آبی در سدها، از انرژی آب برای تولید جریان برق استفاده می‌کنند و این در حالی است که در بعضی از سیستم‌های مولد جریان الکتریکی از انرژی باد برای به حرکت‌درآوردن توربین‌های مولد جریان استفاده می‌شود. در اتومبیل‌های مسابقه‌ای فرمول یک نیز توربین‌ها انرژی خروجی از لوله اگزوز خودروها را برای افزایش تولید انرژی مورد استفاده قرار می‌دهند. انرژی لازم برای حرکت چرخ‌های تانک‌های جنگی نیز از طریق توربین‌ها تامین می‌شود. اگر قدری عمیق‌تر به چگونگی حرکت هلیکوپترها، کشتی‌ها، هواپیماها و موتورهای جت نگاه کنیم در همه آنها، توربین‌ها تامین‌کننده انرژی لازم برای حرکت هستند. عملکرد توربین گازی مستلزم پشت‌سر گذاشتن 4 مرحله اصلی یعنی متراکم ساختن هوای ورودی به داخل سیستم، احتراق، انبساط و خروج گازها از سیستم است. در اولین مرحله، پره‌های توربین، هوای ورودی را فشرده و متراکم می‌سازند که در نتیجه فشار و دمای آن افزایش یافته و برای احتراق آماده خواهد شد. در دومین مرحله هوای گرم با سوخت ترکیب شده و در نتیجه افزایش دمای هوا در محفظه احتراق، سوخت روشن شده و آتش می‌گیرد. در نتیجه احتراق، گازهایی از محفظه احتراق خارج می‌شود که سرعت و فشار بالایی دارند. در مرحله سوم در اثر برخورد گازهای خروجی از محفظه احتراق کمپرسور یا بخش متراکم‌کننده گازها در توربین و پره‌های توربین به حرکت درخواهند آمد.

در پایان مسیر حرکت گازها یک خروجی یا نازل وجود دارد که گازهایی که موجب حرکت پره‌های توربین شده‌اند از این دهانه خارج می‌شوند. انواع مختلفی از خروجی‌ها برای توربین‌ها طراحی شده‌اند تا سر و صدا و دمای گازهای خروجی را تا حد امکان به حداقل برسانند. در حقیقت توربین انرژی گازهای پرفشار خروجی از محفظه احتراق را مورد استفاده قرار می‌دهد. توربین‌های گازی در مقایسه با دیگر انواع توربین‌ها پیشرفته‌تر هستند. در توربین‌های مدرن و پیشرفته‌ای که در هواپیماهای جت و هواپیماهای مسافربری از آنها استفاده می‌شود، موتور توربین می‌تواند هوای ورودی را فشرده سازد که انرژی لازم برای تولید هوای متراکم را از موادی مانند نفت سفید، گاز طبیعی، سوخت هواپیماها یا پروپانول تامین می‌کند. گرمای ناشی از سوختن این مواد، هوای درون موتور را منبسط می‌کند که در نهایت هوای داغ و پرسرعت خروجی موجب چرخش پره‌های توربین خواهد شد.