Was ist eine Turbine?

Eine Turbine ist ein Motortyp, der einer Flüssigkeit wie Wasser, Dampf, Luft oder Verbrennungsgasen Energie entziehen kann. Es verfügt über eine Reihe von Klingen, meist aus Stahl, manchmal aber auch aus Keramik, die höheren Temperaturen standhalten. Flüssigkeit tritt an einem Ende ein, drückt die Klingen und versetzt sie in Rotation, dann wird sie am anderen Ende ausgestoßen. Die Flüssigkeit verlässt den Motor mit weniger Energie als ihr zugeführt wurde; Ein Teil der Differenz wird von der Turbine erfasst.

Turbinen sind der Kern der Zivilisation, denn mit ihnen werden praktisch alle Formen elektrischer Energie erzeugt. Wenn man von Kohlekraft, Atomkraft, Wasserkraft usw. spricht, meint man die Verwendung einer Energiequelle, um ein Gas anzuregen, das dann die Rotorblätter antreibt und Strom erzeugt. Dabei handelt es sich um eine der gebräuchlichsten Arten von Motoren, wobei ein Motor einfach als etwas definiert wird, das eine Eingabe aufnimmt und eine Ausgabe erzeugt. Neben Wärmekraftmaschinen und Motoren bilden Turbinen den größten Teil dynamischer Maschinen.

Gasturbinen gehören zu den flexibelsten Typen und werden zum Antrieb verschiedener mobiler Maschinen ab einer bestimmten Größe eingesetzt, wobei Jets die bekannteste Anwendung sind. Sogar das Space Shuttle verwendet einen, um Treibstoff mit enormer Geschwindigkeit zu kombinieren. Da sie sich mit extremer Geschwindigkeit drehen können, ermöglichen Gasturbinen die Speicherung großer Energiemengen auf relativ kleinem Raum. Ein typischer Motor dieses Typs arbeitet zwischen 3.000 und 10.000 U/min, kleinere Varianten können 100.000 U/min überschreiten. Eines von der Größe einer frisch gebauten Streichholzschachtel dreht sich mit 500.000 U/min und erzeugt 100 Watt. Wissenschaftler wollen sie dazu bringen, mit einer Million U/min oder mehr zu arbeiten, aber es kann schwierig sein, dies zu ermöglichen, ohne dass die Baugruppe einschmilzt.

Um den größtmöglichen Wirkungsgrad aus den Turbinen zu ziehen, werden diese oft verkettet. Dies kann zu Wirkungsgraden von 60 % oder mehr führen, was in der Welt der Thermodynamik ziemlich erstaunlich ist. Die Funktionsweise dieser Motoren im Detail zu verstehen, ist die Aufgabe von Maschinenbauingenieuren, obwohl wahrscheinlich jeder, der mit Maschinen arbeitet, mit den Grundlagen vertraut ist.

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