Изворни код странице Турбина

[[Датотека:Dampfturbine Montage01.jpg|мини|[[Парна турбина]] немачког произвођача [[Сименс (предузеће)|Сименс]]]]
[[Датотека:Water turbine grandcoulee.jpg|мини|Ротор [[Францисова турбина|Францисове турбине]], снаге од скоро милион [[Коњска снага|КС]] (750 [[Vat|-{MW}-]]), за време уградње у [[Grand Coulee Dam|Хидроелектрани Гранд Кули]], [[Сједињене Америчке Државе|САД]].]]

'''Турбина''' ([[Француски језик|франц]]. -{''turbine''}- < [[Латински језик|лат]]. -{''turbo''}-, [[генитив]] -{''turbinis''}-: вихор, вртлог) ротациона је [[машина]] (струјни мотор) која струјну [[Енергија|енергију]] радног [[флуид]]а трансформише у [[механички рад]]. Она претвара [[Потенцијална енергија|потенцијалну]] или [[топлота|топлотну енергију]] тока флуида у [[кинетичка енергија|кинетичку енергију]], те даље [[вртња|вртњом]] [[Ротор (електротехника)|ротора]] у [[механички рад]].<ref>{{cite web|title=turbine|url=http://www.etymonline.com/index.php?allowed_in_frame=0&search=turbine&searchmode=none}}{{cite dictionary|title=turbid|url=http://www.etymonline.com/index.php?term=turbid&allowed_in_frame=0|dictionary=[[Online Etymology Dictionary]]}}</ref><ref>{{LSJ|tu/rbh|τύρβη|ref}}.</ref> Механички рад добијен на овај начин се може искористити за добијање електричне енергије или покретање неке друге ротационе машине (најчешће [[пумпа|пумпе]], [[компресор]]и и друго).Турбина је у односу на [[Реципроцатинг енгине|реципроцирајуће машине]] исте [[снага|снаге]] знатно мање и лакше, имају боље уравнотежење ротирајућих [[маса]], константан [[Момент силе|обртни момент]] и друго. Зависно од врсте флуида, разликују се турбине које покреће нестишљиви радни флуид, на пример [[вода]] ([[водна турбина]]), те турбине које покреће стишљиви флуид, на пример [[водена пара]], плинови изгарања или ваздух ([[парна турбина]]; [[плинска турбина]]; [[Ветроагрегат|ветрена турбина]]). У мирујућем кућишту турбине налазе се статорске лопатице, елементи за регулацију и управљање, прикључци за довод и одвод раднога флуида, те [[лежај]]еви ротора. Ротор носи ред лопатица које заједно с редом статорских лопатица чине један ступањ турбине. Парне и плинске турбине могу имати више од једнога ступња (вишеступањске турбине). Прве спознаје о упораби турбина потичу из [[Стара Грчка|античке Грчке]]. Данашње су турбине различитих величина и снага, од најмањих, које као пнеуматски актуатори погоне различите ручне алате ([[пнеуматика]]), до оних највећих, какве су водне турбине за погон електричних генератора, које имају промер од неколико [[метар]]а и снагу до 1 500 [[vat|-{MW}-]].<ref>'''turbina''', [http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=62726] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2016.</ref>

Најједноставније турбине имају један помични део, [[Ротор (електротехника)|ротор]], а то је [[вратило]] или бубањ, са лопатицама. Проток течности делује на лопатице тако да се окрећу и дају енергију ротације на ротор. Рани примери турбина су [[ветрењаче]] и водени [[млин]]ови. [[Плин]]ске, [[пара|парне]] и [[вода|водне]] турбине обично имају кућиште око лопатица које садржи и контролише радну материју. За изум парне турбине заслужан је британски инжењер [[Чарлс Алџернон Парсонс]] (1854 - 1931), за проналазак реакције у турбини, и шведски [[инжењер]] [[Густав де Лавал]] (1845 - 1913), за изум погонске турбине. Модерне парне турбине често употребљавају реакцију и [[импулс]] у истој јединици, обично различити ступањ реакције и импулса из корена лопатица своје периферије. Уређај сличан турбини, али у обрнутом процесу, је компресор или [[Сисаљка|пумпа]]. Аксијални турбокомпресор у многим [[плинска турбина|плинским турбинама]] добар је пример. Овдје поновно, и реакција и импулс су искориштени и опет, у модерним осовинским компресорима, ступањ реакције и импулса обично ће се разликовати од коријена лопатица периферије. [[Claude Burdin|Клод Бурдин]] 1828. је употребио термин -{''turbo''}- из [[латински језик|латинског]] што означава [[вртлог]], током инжењерског такмичења. [[Benoit Fourneyron|Бенуа Фурнерон]], студент Клода Бурдина, изградио је прву практичну [[Водна турбина|водну турбину]].<ref>[https://boltiigayki.com.ua/textpages/pages/5-samyh-populjarnyh-prichin-polomki-turbiny Uzroci lomljenja turbine]</ref>

== Начин рада ==
[[Датотека:Turbines impulse v reaction.png|мини|desno|300px|Шематски дијаграм који приказује разлику између [[импулсна турбина|импулсне]] и [[реакциона турбина]].]]

Радна [[течност]] садржи [[потенцијална енергија|потенцијалну енергију]] ([[притисак]]) и [[кинетичка енергија|кинетичку енергију]] ([[брзина]]). Течност може бити [[притисак|стишљива]] или нестишљива.
Неколико принципа турбине за прикупљање енергије:

=== Импулсне турбине ===
Ове турбине мењају смер [[проток]]а [[течност]]и велике [[брзина|брзине]] или млаза [[плин]]а. Настали [[импулс силе]] окреће турбину и оставља проток течности са смањеном [[кинетичка енергија|кинетичком енергијом]]. Нема промене притиска течности или плина на лопатицама у ротору турбине (помичним лопатицама), као у случају [[парна турбина|парне]] или [[гасна турбина|гасне]] турбине, сав пад [[притисак|притиска]] одвија се у стационарним лопатицама (млазнице). Пре стизања у турбину, притисак течности мења се с брзином, убрзавајући течност [[млазница|млазницом]]. [[Pelton wheel|Пелтонова турбина]] искључиво користи ту појаву. Импулс турбине не захтева притисак на крило око ротора будући да је млаз течности створен млазницом пре достизања на лопатице ротора. [[Њутнови закони кретања|Други Њутнов закон]] описује пренос импулса енергије за турбине.

=== Реакцијске турбине ===
Ове турбине развијају [[момент силе]] дејством притиска на плин или течност или на њихову масу. Притисак плина или течности мења се проласком кроз турбинске лопатице ротора. [[Притисак]] на крило је потребан да би задржавала течност док делује на турбину или турбина мора бити у потпуности уроњена у течност која је покреће (као код [[ветроагрегат]]а). Кућиште садржи и усмерава радну течност и, за водне турбине, одржава усисавање кроз дану цев. [[Francis turbine|Францисова турбина]] и већина [[парна турбина|парних турбина]] користи ову појаву. За утечњене радне гасове, обично се користи више турбина за делотворно упрегнуће раширеног гаса. [[Њутнови закони кретања|Трећи Њутнов закон]] описује пренос енергије за реакцијске турбине.

У случају парних турбина, које би се користиле за бродске примене или за копнене генераторе, Парсонов тип реакцијске турбине захтевао би отприлике двоструки број редова лопатица, као де Лавалова погонска турбина, за исти ступањ испуштања топлоте. Док то Парсонова турбина ради много дуже и теже, укупна [[делотворност]] реакцијске турбине мало је већа него еквивалентна погонска турбина за исто испуштање топлоте. Парне турбине и касније, гасне турбине, непрекидно су развијане током 20. века. Настављајући да то чине и у пракси, пројекти модерних турбина су користили обе реакције и импулс за мењање ступњева, кад год је то могуће. [[Ветроагрегат|Турбине на ветар]] користе [[аеродинамика|аеродинамички]] профил за генерирање [[узгон]]а [[ветар|ветра]] и слања на ротор (то је облик реакције). [[Ветрењаче]] добивају неку енергију и из побуде ветра, уз скретање угла. [[Cross-flow turbine|Банки-Мишелове турбине]] су дизајниране као побудне машине са млазницама, али одржавају неку [[Thermal efficiency|ефикасност]] при нижим задацима кроз реакције, као што је традиционално [[воденичко коло]]. Турбине с више нивоа могу користити било реакције или за подстицај лопатица под високим притиском. Парне турбине су традиционално више подстицајне, али се даље крећу ка реакцијском дизајну сличне онима које се користе у гасним турбинама. На ниском притиску оперативни медијум [[Termička dilatacija|експандира]] у [[Запремина|запремини]] за мало смањење притиска. Под тим условима (појам нископритисних турбина) лопатице постају строго дизајниране искључиво за импулсно постоље. Разлог томе је деловање брзине ротације за сваку оштрицу. Као што повећава запремину, оштрица повећава висину, а постоље лопатица се окреће на споријој брзини. Ова промена у брзини тера дизајнере на промену постоља са импулсног на високо реакцијски тип.

Пројектантске методе класичне турбине развијене су средином 19. века. [[Векторска анализа]] повезује проток течности са обликом турбине и ротацијом. Прво су кориштене графичке методе. Једначине за основне димензије делова турбина су добро документиране и високо делотворне машине се могу поуздано дизајнирати за било које стање [[флуид]]а. Неки прорачуни су емпиријски, а други су темељени на [[класична механика|класичној механици]]. Као и код већине инжењерских прорачуна, претпоставке су поједностављене. Троугао убрзања може се користити за прорачун основног нивоа својстава турбине. Гас излази млазницама стационарних турбина вођен лопатицама на апсолутној брзини -{V<sub>a1</sub>}-. Ротор се врти на брзини -{U}-. У односу на ротор, брзина плина на улазу је -{V<sub>r1</sub>}-.
Плин се окренуо према ротору и излази, у односу на ротор, брзином -{V<sub>r2</sub>}-. Међутим, у апсолутном смислу брзине ротора излаз је -{V<sub>a2</sub>}-. Троуглови брзина конструисани су помоћу тих различитих [[вектор]]а брзине. Троуглови убрзања могу бити изграђени у сваком делу кроз лопатице (на пример: концентратор, главу, средишњи пресек и тако даље), али се обично приказују у [[пречник]]у средње фазе. Просечна својства за фазе могу бити израчунате из троугла брзина, на овом радијусу, користећи [[Leonhard Euler|Ојлерову]] [[Једначина|једначину]]:

:<math>\Delta\;h = u\cdot \Delta\;v_w</math>

Odakle:

:<math>\left (\frac{\Delta\;h}{T}\right) =  \left(\frac{u}{\sqrt{T}}\right)\cdot\left(\frac{\Delta\;v_w}{\sqrt{T}}\right)</math>

где је:
: <math>\Delta\;h =\, </math> пад специфичне [[енталпија]] по фази,
: <math>T =\,</math> укупна улазна [[температура]] турбине (или стагнација),
: <math>u =\,</math> периферна брзина турбине ротора,
: <math>\Delta\;v_w =\, </math> промена брзине вртлога.

Однос притиска турбине је функција <math>\left(\frac{\Delta\;H}{T}\right)</math> и [[делотворност]]и турбине.

С доласком модернијег дизајна турбина долазе и неки нови прорачуни мера. [[Computational fluid dynamics|Рачунарска динамика флуида]] даје резултате и без употребе многих поједностављујућих претпоставки које су пре служиле да би се извеле класичне једначине, а компјутерски [[Софтвер|програми (софтвери)]] олакшавају оптимизацију. Ови алати су довели до сталног напретка у дизајнирању турбина у задњих 40 година. Примарно нумеричко класификовање турбина се мери према њиховим специфичним брзинама. Специфична брзина описује брзину турбине и њезину максималну делотворност с обзиром на [[Снага|снагу]] и проток. Специфична брзина је изведена тако да буде независна од величине турбине. С обзиром на услове протока флуида и жељене излазне брзине вратила, специфична брзина се може израчунати и тако се може изабрати одговарајући дизајн турбине. Специфичне брзине се заједно с неким основним једначинама могу искористити за поуздано унапређивање постојећих дизајна познатих изведби на нови ниво с новим својстава.

== Основна конструкција турбина ==
Све турбине се конструктивно састоје из покретног дела кога струјање флуида обрће − ротора (радног кола) и непокретног дела − статора (кућишта) преко кога су вратило и ротор улежиштени и које омогућава конверзију струјне енергије радног флуида у механички рад.

== Подела турбина ==
=== Радни флуид ===
Зависно од врсте флуида који се користи као радни медиј, односно чиме се производи ротациона сила, турбине се могу поделити на:
* [[хидрауличне турбине]] (флуид је [[вода]]) - водне
* [[ваздушне турбине]] (флуид је [[ваздух]]) - ваздушне
* [[парне турбине]] (флуид је [[водена пара]]) - парне
* [[гасна турбина|гасне турбине]] (флуид је [[гас]]) - гасне

=== Намена ===
У зависности од тога за шта се користи механички рад, турбине се употребљавају за следеће сврхе
{{colbegin|colwidth=30em}}
* [[млин]]ове за млевење
** [[Воденица|воденице]] за млевење жита
** [[вјетрењача|ветрењаче]] за млевење жита и наводњавања
* [[Машина|разне машине]]
* [[електрични генератор|генераторе]] за производњу електричне струје
** генератори за производњу [[једносмерна струја|једносмерне струје]]
** генератори за производњу [[наизменична струја|наизменичне струје]]
{{colend}}

== Референце ==
{{reflist}}

== Литература ==
{{Литература|30em}}
* Група аутора, Енциклопедија Британика, Политика, [[Београд]], [[2005]].
* Група аутора, [[Мала енциклопедија Просвета]], Просвета, треће издање, Београд, [[1978]].
* Група аутора, Техничка енциклопедија[[Загреб]], [[1963 - 1997]].
* Layton, Edwin T. "From Rule of Thumb to Scientific Engineering: James B. Francis and the Invention of the Francis Turbine," NLA Monograph Series. Stony Brook, NY: Research Foundation of the State University of New York, 1992.
* {{cite news |last=Bayar |first=Tildy |title=Global gas and steam turbine market to reach $43.5bn by 2020 |url=http://www.powerengineeringint.com/articles/2014/07/gas-and-steam-turbine-revenues-to-hit-43-49bn-by-2020.html |publisher=Power Engineering International |date=31 July 2014 |access-date=17. 03. 2021 |archive-date=30. 08. 2016 |archive-url=https://web.archive.org/web/20160830073522/http://www.powerengineeringint.com/articles/2014/07/gas-and-steam-turbine-revenues-to-hit-43-49bn-by-2020.html |url-status= }}
* {{cite web |last=Bhadeshia |first=HKDH |year=2003 |title=Nickel Based Superalloys |publisher=University of Cambridge |url=http://www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/2003/Superalloys/superalloys.html |access-date=4 September 2008 |archive-date=25. 08. 2006 |archive-url=https://web.archive.org/web/20060825053006/http://www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/2003/Superalloys/superalloys.html |url-status=dead }}
* {{cite web |last=Bowie |first=David |year=2010 |url= http://www.hazegray.org/navhist/canada/systems/propulsion/y100/y100.pdf |title=Cruising Turbines of the Y-100 Naval Propulsion Machinery}}
* {{cite journal |last=Deckers |first=Matthias |date=Summer 2003 |title=CFX Aids Design of World's Most Efficient Steam Turbine |journal=CFXUpdate |issue=23 |archive-url= https://web.archive.org/web/20051024191817/http://www.ansys.com/assets/testimonials/siemens.pdf |archive-date=24 October 2005 |url= http://www.ansys.com/assets/testimonials/siemens.pdf}}
* {{cite book |last=Giampaolo |first=Tony |year=2014 |title=Gas Turbine Handbook Principles and Practices By Tony Giampaolo: Gas Turbine Handbook |url=https://books.google.com/books?id=mwkIBgAAQBAJ&pg=PA9 |publisher=Digital Designs }}{{Мртва веза}}
* {{cite book |last=Friedman |first=Norman |year=2004 |title=U.S. Destroyers: An Illustrated Design History |url= https://books.google.com/books?id=Tzp58htKLkEC |place=Annapolis |publisher=Naval Institute Press |isbn=978-1-55750-442-5}}
* {{cite book |last=Hassan |first=Ahmad Y |author-link=Ahmad Y Hassan |year=1976 |title=Taqi al-Din and Arabic Mechanical Engineering |publisher=Institute for the History of Arabic Science, [[University of Aleppo]]}}
* {{cite journal |last=Keyser |first=Paul |year=1992 |title=A new look at Heron's Steam Engine |url=https://archive.org/details/sim_archive-for-history-of-exact-sciences_1992_44_2/page/107 |journal=Archive for History of Exact Sciences |volume=44 |issue=2 |pages=107–124 |issn=0003-9519 |doi=10.1007/BF00374742}}
* {{cite journal |last1=Latief |first1=Fahamsyah H |last2=Kakehi |first2=Koji |year=2013 |title=Effects of Re content and crystallographic orientation on creep behavior of aluminized Ni-base single crystal superalloys |journal=Materials & Design |volume=49 |pages=485–492 |issn=0261-3069 |doi=10.1016/j.matdes.2013.01.022}}
* {{cite web |last=Leyzerovich |first=Alexander S |title=New Benchmarks for Steam Turbine Efficiency |date=1 August 2002 |url= http://pepei.pennnet.com/display_article/152601/6/ARTCL/none/none/1/New-Benchmarks-for-Steam-Turbine-Efficiency/ |website=Power Engineering |access-date=12 September 2010 |archive-url= https://web.archive.org/web/20090918071420/http://pepei.pennnet.com/display_article/152601/6/ARTCL/none/none/1/New-Benchmarks-for-Steam-Turbine-Efficiency |archive-date=18 September 2009 |url-status=dead}}
* {{cite book |last=Leyzerovich |first=Alexander |year=2005 |title=Wet-steam Turbines for Nuclear Power Plants |url= https://books.google.com/books?id=fIfmIuFcOEsC |publisher=PennWell Books |isbn=978-1-59370-032-4}}
* {{cite book |last1=Moran |first1=Michael J |last2=Shapiro |first2=Howard N |last3=Boettner |first3=Daisie D |last4=Bailey |first4=Margaret B |year=2010 |title=Fundamentals of Engineering Thermodynamics |url= https://books.google.com/books?id=oyt8iW6B4aUC |publisher=John Wiley & Sons |isbn=978-0-470-49590-2}}
* {{cite book |last=Nag |first=PK |year=2002 |title=Power Plant Engineering |url= https://books.google.com/books?id=Cv9LH4ckuEwC&pg=PA432 |publisher=Tata McGraw-Hill Education |isbn=978-0-07-043599-5}}
* {{cite book |last=Parsons |first=Charles A |year=1911 |title=The Steam Turbine |author-link=Charles Algernon Parsons |publisher=Cambridge University Press |title-link=s:The Steam Turbine}}
* {{cite web |last1=O'Connor |first1=JJ |last2=Robertson |first2=EF |year=1999 |title=Heron of Alexandria |work=The MacTutor History of Mathematics |url= http://www-history.mcs.st-andrews.ac.uk/history/Biographies/Heron.html}}
* {{cite book |last=Sanders |first=William P |year=2004 |title=Turbine Steam Path: Mechanical Design and Manufacture |url= https://books.google.com/books?id=EAaXwgEACAAJ |volume=III a |publisher=PennWell}}
* {{cite book |last=Stodola |first=A |author-link=Aurel Stodola |year=2013 |origyear=1924 |title=Dampf- und Gasturbinen. Mit einem Anhang über die Aussichten der Wärmekraftmaschinen |edition=Supplement to the 5th |url= https://books.google.com/books?id=EV6NBwAAQBAJ&pg=PR11 |publisher=Springer-Verlag |isbn=978-3-642-50854-7 |trans-title=Steam and Gas Turbines: With an appendix on the prospective use as heat engines}}
* {{cite book |last=Stodola |first=Aurel |author-link=Aurel Stodola |year=1927 |title=Steam and Gas Turbines: With a Supplement on The Prospects of the Thermal Prime Mover |url= https://books.google.com/books?id=927VAAAAMAAJ |publisher=McGraw-Hill}}
* {{cite book |last1=Stodola |first1=Aurel |author1-link=Aurel Stodola |last2=Loewenstein |first2=Louis Centennial |year=1945 |title=Steam and gas turbines: with a supplement on The prospects of the thermal prime mover |url= https://books.google.com/books?id=fCUhAAAAMAAJ |publisher=P Smith}}
* {{cite journal |last=Streeter |first=Tony |year=2007 |title=Testing the Limit |journal=Steam Railway Magazine |issue=336}}
* {{cite book |last=Tamarin |first=Y |year=2002 |title=Protective Coatings for Turbine Blades |url= https://books.google.com/books?id=LB9eItW_7CUC&pg=PR5 |publisher=ASM International |isbn=978-1-61503-070-5}}
* {{cite book |last=Whitaker |first=Jerry C |year=2006 |title=AC Power Systems Handbook |url= https://books.google.com/books?id=LwIrnwEACAAJ |edition=Third |publisher=Taylor & Francis |isbn=978-0-8493-4034-5}}
* {{cite book| last=Cotton |first=KC |year=1998 |title=Evaluating and Improving Steam Turbine Performance |publisher=Cotton Fact |ref=Cotton}}
* {{cite book |last=Johnston |first=Ian |year=2019 |chapter=The Rise of the Brown-Curtis Turbine |title=Warship 2019 |place=Oxford |publisher=Osprey Publishing |isbn=978-1-4728-3595-6 |pages=58–68 |editor1-last=Jordan |editor1-first=John}}
* {{cite book |last=Thurston |first=RH |year=1878 |title=A History of the Growth of the Steam Engine |place=New York |publisher=D Appleton and Co |url= https://archive.org/details/ahistorygrowths03thurgoog |ref=Thurston}}
* {{cite book |last=Traupel |first=W |year=1977 |title=Thermische Turbomaschinen |place=[[Springer Science+Business Media|Springer Verlag]] |publisher=Berlin, Heidelberg, New York |language=de |ref=Traupel, Thermische Turbomaschinen}}
* {{cite book| last=Waliullah |first=Noushad |year=2017 |chapter= An overview of Concentrated Solar Power (CSP) technologies and its opportunities in Bangladesh |title=2017 International Conference on Electrical, Computer and Communication Engineering (ECCE) |pages=844–849 |publisher=CUET
|ref=ECCE |doi=10.1109/ECACE.2017.7913020 |isbn=978-1-5090-5627-9}}
{{Литература крај}}

== Спољашње везе ==
{{Commonscat|Turbines}}
* [https://mysite.du.edu/~jcalvert/tech/fluids/turbine.htm Turbines]

{{Нормативна контрола}}

[[Категорија:Турбине]]
[[Категорија:Мотори]]
[[Категорија:Електроенергетика]]