توربوماشین چیست ؟

   توربو ماشین (turbomachinery) ماشینی است که انرژی را بین یک سیال و یک روتور انتقال می دهد از جمله توربین و کمپرسور. در حالی که توربین انرژی را از یک سیال به روتور انتقال می دهد کمپرسور انرژی را از یک روتور به یک سیال انتقال می دهد. این دو نوع ماشین تحت روابط پایه یکسان از جمله قانون دوم حرکت نیوتن و معادله انرژی اویلر برای سیالات تراکم پذیر کار می کنند.

پمپ های سانترفیوژ نیز توربوماشین هایی هستند که انرژی را از یک روتور به یک سیال مایع منتقل می کند، در حالی که توربین و کمپرسور معمولاً با گاز کار می کنند.

کلمه توربوماشین از دو کلمه مجزای توربو و ماشین تشکیل شده است. توربو کلمه ایست با ریشه لاتین و می توان آنرا "چرخنده" ترجمه کرد. توربوماشین ها, ماشین هایی هستند که قسمت اصلی آنها از یک یا چند چرخ (روتور) تشکیل شده است. چرخ یا چرخ ها بر روی محوری محکم شده و با آن دوران می کنند. چرخ دارای تعدادی پره است که بطور متقارن نسبت به محور دوران قرار گرفته اند. سیال به هنگام عبور از بین پره ها با چرخ تبادل انرژی می کند. یعنی یا انرژی مکانیکی از چرخ به سیال منتقل می شود که در اینصورت انرژی سیال بالا می رود یا بالعکس انرژی سیال به چرخ منتقل شده و چرخ دوران می کند.

دسته اول را "توربوماشین های توان گیر" و دسته دوم را "توربوماشین های توان ده" می نامند. منظور از توان در این نامگذاری, توان مکانیکی است. بنابراین توربوپمپ, توربو ونتیلاتورها, توربوکمپرسورها جزء دسته اول و انواع توربین ها جزء دسته دوم می باشند.

کاربرد توربو ماشین ها

ساخت, تولید و کاربرد توربوماشین ها عملا بعد از جنگ جهانی دوم و هنگامی گسترش یافت که پیشرفت های علم آیرودینامیک, در این نوع ماشین ها نیز بکار گرفته شد و به سرعت توربوماشین های با قدرت و بازده (راندمان) بالا پا به عرصه صنعت گذاشتند و در بسیاری موارد ماشین های دیگر را از رده خارج نمودند.

در مقایسه با ماشین های رفت و برگشتی ,نبودن سیلندر و پیستون و حرکت رفت و برگشتی و نیاز به تبدیل آن به حرکت دورانی از یک طرف و پیشرفت تکنولوژی ریخته گری ,ماشینکاری و علم متالورژی از طرف دیگر باعث شد که امکانات ساخت و تولید توربوماشین های با دورهای زیاد و قدرتهای قابل توجه در حجم کوچک بوجود آید و دامنه استفاده از توربوماشین ها در صنعت بصورت چشمگیری افزایش یابد.

در صنایع هواپیماسازی ,توربوماشین های مادون صوت و مافوق صوت به سرعت ماشین های سیلندر پیستونی را از رده خارج کردند و با استفاده از این ماشین ها هواپیما های غول پیکر مسافربری و هواپیماهای جنگی با سرعت چندین برابر سرعت صوت ساخته شد. در زمینه تولید برق با ساخت توربین های گازی, بخار و آبی و تاسیس نیروگاه های با ظرفیت چند صد مگاوات, شبکه های برق رسانی در کشورها و شهرها بسرعت گسترش یافت.

امروزه موتورهای دیزلی فقط جهت تولید برق در مقیاس چند کیلووات بکار می روند. در شبکه های آبرسانی شهری, آبیاری و کشاورزی عملا فقط از توربو پمپ ها برای انتقال آب یا بالا آوردن آن از چاه ها استفاده می شود. در صنایع نفت و پتروشیمی, صنایع غذایی ,تاسیسات حرارتی و برودتی, سیستم های هوای فشرده در کارخانجات و تهویه معادن نیز کمپرسورها, ونتیلاتورها و توربو پمپ ها بطور گسترده مورد بهره برداری قرار می گیرند. در صنعت حمل و نقل نیز توربوماشین ها توانسته اند در کشتی ها, قایقهای موتوری و توربو ترن ها نقش بسزایی ایفا نمایند.

مزایای استفاده از توربو ماشین ها :

1- انتقال قدرت بالا در حجم و وزن کم در مقایسه با سایر ماشین ها

2- داشتن بازده بالا

3- عدم نیاز به تبدیل حرکت رفت و برگشتی به حرکت دورانی

4- قیمت ارزان توربوماشین نسبت به قدرت تولید شده

5- دائمی بودن تبادل انرژی بین توربوماشین و سیال