توربوماشین (turbomachinery) ماشینی است که انرژی را بین یک سیال و یک روتور (rotor) انتقال میدهد؛ از جمله توربین (turbine) و کمپرسور (compressor). در حالی که توربین انرژی را از یک سیال به روتور انتقال میدهد، کمپرسور انرژی را از یک روتور به یک سیال انتقال میدهد. این دو نوع ماشین تحت روابط پایه یکسان از جمله قانون دوم حرکت نیوتن و معادله انرژی اویلر برای سیالات تراکمپذیر کار میکنند. پمپهای سانتریفوژ (centrifugal pumps) نیز توربوماشینهایی هستند که انرژی را از یک روتور به یک سیال مایع منتقل میکند، در حالی که توربین و کمپرسور معمولا با گاز کار میکنند.
در مقایسه با ماشینهای جابهجایی مثبت (positive displacement machines) به ویژه از نوع رفت و برگشتی (reciprocating) که ماشینهای با سرعت کم بر اساس ملاحظات راندمان مکانیکی و حجمی میباشند، اکثر توربوماشینها در سرعتهای نسبتا بالاتر کار میکنند بدون این که مشکل مکانیکی ایجاد شود و راندمان حجمی آنها نزدیک به صد در صد میباشد.
دستهبندی توربوماشینها
دو نوع توربوماشینی که در عمل وجود دارند، توربوماشینهای باز و بسته میباشند. ماشینهای باز مانند ملخ هواپیما، توربینهای بادی و فنهای بدون محفظه، در یک فضای سیال بینهایت کار میکنند، در حالی که ماشین آلات بسته در مقدار محدود سیالی کار میکنند که از محفظه یا پوشش عبور میکند.
یک پمپ سانتریفوژ
همچنین توربوماشینها بر حسب نوع جریان دستهبندی میشوند. هنگامی که جریان موازی با محور چرخش است، به آنها ماشینهای جریان محوری (axial flow machines) و هنگامی که جریان عمود بر محور چرخش است به آنها ماشینهای جریان شعاعی (radial flow machines) یا سانتریفوژ (centrifugal machines) گفته میشود. همچنین یک دسته سوم به نام ماشینهای جریان مختلط (mixed flow machines) وجود دارد که در آن هر دو مولفه سرعت جریان شعاعی و محوری وجود دارند.
توربوماشینها را میتوان به دو دسته دیگر نیز تقسیم کرد: آنهایی که برای افزایش فشار سیال انرژی جذب میکنند که شامل پمپها (pumps)، فنها (fans) و کمپرسورها (compressors)؛ و آنهایی که تولید انرژی می کنند، از قبیل توربینها (turbines) که با انبساط جریان فشار را کاهش میدهند.
در مقایسه با ماشینهای جابهجایی مثبت (positive displacement machines) به ویژه از نوع رفت و برگشتی (reciprocating) که ماشینهای با سرعت کم بر اساس ملاحظات راندمان مکانیکی و حجمی میباشند، اکثر توربوماشینها در سرعتهای نسبتا بالاتر کار میکنند بدون این که مشکل مکانیکی ایجاد شود و راندمان حجمی آنها نزدیک به صد در صد میباشد.
دستهبندی توربوماشینها
دو نوع توربوماشینی که در عمل وجود دارند، توربوماشینهای باز و بسته میباشند. ماشینهای باز مانند ملخ هواپیما، توربینهای بادی و فنهای بدون محفظه، در یک فضای سیال بینهایت کار میکنند، در حالی که ماشین آلات بسته در مقدار محدود سیالی کار میکنند که از محفظه یا پوشش عبور میکند.
یک پمپ سانتریفوژ
همچنین توربوماشینها بر حسب نوع جریان دستهبندی میشوند. هنگامی که جریان موازی با محور چرخش است، به آنها ماشینهای جریان محوری (axial flow machines) و هنگامی که جریان عمود بر محور چرخش است به آنها ماشینهای جریان شعاعی (radial flow machines) یا سانتریفوژ (centrifugal machines) گفته میشود. همچنین یک دسته سوم به نام ماشینهای جریان مختلط (mixed flow machines) وجود دارد که در آن هر دو مولفه سرعت جریان شعاعی و محوری وجود دارند.
یک چرخ پلتون جهت استفاده به عنوان توربین آبی
توربوماشینها را میتوان به دو دسته دیگر نیز تقسیم کرد: آنهایی که برای افزایش فشار سیال انرژی جذب میکنند که شامل پمپها (pumps)، فنها (fans) و کمپرسورها (compressors)؛ و آنهایی که تولید انرژی می کنند، از قبیل توربینها (turbines) که با انبساط جریان فشار را کاهش میدهند.
یک توربین بخار