ટર્બાઇન

ટર્બાઇન : પ્રવાહીમાં સંગ્રહાયેલી ઊર્જાનું યાંત્રિક ઊર્જામાં રૂપાંતર કરતું યંત્ર. ‘ટર્બાઇન’ શબ્દ લૅટિન શબ્દ ‘ટર્બો’ (turbo) એટલે ઘૂર્ણાયમાન વસ્તુ (whirling object) ઉપરથી આવેલો છે. પ્રવાહીને, આબદ્ધ માર્ગ અને પરિભ્રમક (rotor) સાથે જોડેલી પક્ષ (fin) આકારની બ્લેડમાંથી પસાર કરીને આનું રૂપાંતર કરવામાં આવે છે. તે પ્રક્રિયામાં પરિભ્રમક ઘૂમતો રહે છે. ટર્બાઇનના મુખ્યત્વે ત્રણ પ્રકાર છે, જે તેમાં વપરાતા પ્રવાહી ઉપર આધારિત છે : જલ-ટર્બાઇન, વરાળ-ટર્બાઇન અને વાયુ-ટર્બાઇન. જલ-ટર્બાઇન મૂળભૂત રીતે વિદ્યુતનું ઉત્પાદન કરવા માટે વપરાય છે. તેને માટે વરાળ-ટર્બાઇન પણ વપરાય છે.

ટર્બાઇનનો મૂળભૂત સિદ્ધાંત : બધાં જ ટર્બાઇનનો મૂળભૂત સિદ્ધાંત એકસરખો જ છે અને તે પ્રવાહીમાં સંગ્રહાયેલી ઊર્જાનું યાંત્રિક ઊર્જામાં  રૂપાંતર કરવાનો. આવી રૂપાંતરિત ઊર્જા વડે પરિભ્રમક ફરે છે અને યાંત્રિક ઊર્જા બહાર મોકલાય છે.

જલ-ટર્બાઇનમાં, સંગ્રહાયેલી ઊર્જા પાણીની સ્થિતિજ ઊર્જા (potential energy) છે, જે ઊંચાઈએ આવેલા જલાગાર(reservoir)માં સંગ્રહ કરવામાં આવેલા પાણીની મદદથી મળે છે.

વરાળ-ટર્બાઇનમાં, પ્રવાહીમાં સંગ્રહાયેલી ઊર્જા ઉષ્માઊર્જા સ્વરૂપે હોય છે, જેને એન્થાલ્પી (H) વડે દર્શાવવામાં આવે છે. Hનું મૂલ્ય વરાળના દબાણ અને તાપમાન ઉપર આધારિત છે.

ગૅસ-ટર્બાઇનમાં સંગ્રહાયેલી ઊર્જાને એન્થાલ્પીમાં જ દર્શાવાય છે. આ ટર્બાઇનમાં, સક્રિય પ્રવાહી, હવા અને બળતણનું સંયોજન હોય છે. બળતણને  અચળ દબાણે બાળવામાં આવે છે ને જરૂરી સક્રિય પ્રવાહી મેળવાય છે.

ત્રણે પ્રકારનાં ટર્બાઇનનો મૂળભૂત સિદ્ધાંત એક હોવા છતાં, તે ઘણી રીતે જુદાં પડતાં હોઈ તેમનો એકસરખો ઉપચાર (treatment) કરવો અશક્ય છે.

જલ–ટર્બાઇન વર્ગીકરણ (classification) : જલ-ટર્બાઇનનું વર્ગીકરણ બે રીતે કરવામાં આવે છે : (1) આવેગ-ટર્બાઇન (impulse turbine); (2) પ્રતિક્રિયા-ટર્બાઇન (reaction turbine). આ બંને પ્રકારનાં ટર્બાઇનને તેમની વિશિષ્ટ ગતિ(specific speed)થી પણ વર્ગીકૃત કરી શકાય છે.

આવેગ–ટર્બાઇન : આવેગ ટર્બાઇનમાં, ઊંચાઈએથી આવતા પાણીની સ્થિતિજ ઊર્જાનું, કાળજીપૂર્વક અભિકલ્પ (design) કરેલા નોઝલની મદદથી ગતિજ ઊર્જા(kinetic energy)માં રૂપાંતર કરવામાં આવે છે. નોઝલમાંથી પાણીનો જેટ નીકળે છે. આ જેટ પરિભ્રમકના પરિઘ ઉપર મૂકેલી બકેટ ઉપર જાય છે. પ્રક્રિયા એવી રીતે થાય છે કે જેથી પાણીમાંથી મહત્તમ ઊર્જાનું રૂપાંતર થઈ શકે. પેલ્ટન-ટર્બાઇન સામાન્ય રીતે વપરાતું આવેગ-ટર્બાઇન છે. તેમાં પાણી ઘણી  ઊંચાઈએથી આવતું હોવાથી વધુ ઊર્જા સંચિત થયેલી હોઈ, ઓછી માત્રામાં પાણીની જરૂરિયાત રહે છે. મહત્તમ કાર્યક્ષમતા માટે, પરિભ્રમકની ગતિ એટલી હોવી જરૂરી છે કે જેથી અથડાતા જેટના વેગ કરતાં બકેટની ગતિ 50 % જેટલી હોય.

આકૃતિ 1 પેલ્ટન-ટર્બાઇનની સરળ રચના દર્શાવે છે. ઊંચાઈએ આવેલું પાણી, નોઝલમાં લઈ જવામાં આવે છે. નોઝલમાં સોય રાખવામાં આવે છે. તે બહાર જતા પાણીનું નિયંત્રણ કરે છે. ઊંચા વેગથી, નોઝલમાંથી બહાર જતો પાણીનો જેટ સરખો જ છે અને તે બકેટ(pelton cup)ની સાથે અથડાય છે (જુઓ આકૃતિ). આ આવેગી બળની મદદથી પરિભ્રમક ગતિ કરે છે અને ઊર્જા ઉત્પન્ન થાય છે. એક કરતાં વધુ જેટ વાપરવાથી, વધુ ઊર્જા ઉત્પન્ન થઈ શકે છે. જ્યારે બાહ્ય ભાર ઘટે છે ત્યારે નૉઝલમાંથી વહેતી પાણીની માત્રાને જલદીથી ઘટાડવી શક્ય નથી કારણ કે તેમ કરવાથી પાણી લઈ આવતી પાઇપમાં પાણીનું દબાણ વધી જવાની શક્યતા રહેલી છે. ઘટેલા ભારે ટર્બાઇન વડે ચાલતી મોટરની ગતિનું નિયંત્રણ કરવા જેટની અંદર વિક્ષેપક (deflector) મૂકવામાં આવે છે, જે કામચલાઉ રીતે ઊર્જાને વિખેરી નાખે છે.

પ્રતિક્રિયા–ટર્બાઇન : આ પ્રકારના ટર્બાઇનમાં, રનર કે પરિભ્રમકમાં પાણીના પ્રવેગથી ઉદભવતા પ્રતિક્રિયાબળથી ગતિ ઉત્પન્ન થતી હોય છે. બગીચાની લૉન ઉપર પાણી છાંટવામાં વપરાતા ફરતા ઝારા જેવું જ આ ટર્બાઇન હોય છે, જેમાં પાણી ઝારામાં ઓછા વેગથી દાખલ થઈ વધુ વેગથી બહાર નીકળે છે. ગતિ કેવી રીતે ઉત્પન્ન થાય છે તેનો પ્રકાર જુદા જુદા ટર્બાઇન માટે જુદો જુદો હોય છે; જેમ કે, પ્રૉપેલર, કપ્લાન, ફ્રાન્સિસ વગેરે પ્રકારનાં ટર્બાઇનમાં રનરની જુદી ડિઝાઇન શક્ય હોઈ, આ પ્રકારનાં ટર્બાઇન આવેગ-ટર્બાઇન કરતાં બહોળા પ્રમાણમાં વપરાય છે. આ પ્રકારના ટર્બાઇનમાં પાણી ઓછી ઊંચાઈએ રાખવામાં આવે છે; પણ પાણીની જરૂરિયાત આવેગ-ટર્બાઇન કરતાં વધુ હોય છે. પ્રતિક્રિયા-ટર્બાઇનમાં આપવામાં આવતા પાણીમાં દબાણ તેમ જ ગતિજ ઊર્જા બંને હોય છે. આ પ્રકારનાં ટર્બાઇનમાં બધાં જ દબાણ અથવા બધી જ સ્થિતિજ ઊર્જાનું પૂર્ણપણે ગતિજ ઊર્જામાં રૂપાંતર થતું નથી. પ્રથમ પાણી નિર્દેશક ફલકમાંથી પસાર થાય છે. નિર્દેશક ફલક પાણીને, ગતિમાન ફલક તરફ વાળે છે, જે ટર્બાઇનના વ્હીલ ઉપર બેસાડેલા હોય છે. નિર્દેશક એવી રીતે પાણીને વાળે છે કે પાણી આઘાત વગર દાખલ થાય છે. ગતિમાન ફલક ઉપર દાખલ થતા પાણીની સ્થિતિજ-ઊર્જાનું ગતિજ-ઊર્જામાં રૂપાંતર થાય છે જે ટર્બાઇન વ્હીલ શોષી લે છે. ગતિમાન ફલક ઉપરથી બહાર નીકળતા પાણીની સ્થિતિજ-ઊર્જા ઓછી હોય છે. આમ ગતિમાન ફલક ઉપર દાખલ થતા અને બહાર જતા પાણીની સ્થિતિજ-ઊર્જામાં તફાવત હોય છે, જે  પ્રતિક્રિયા દબાણ તરીકે ઓળખાય છે. પ્રતિક્રિયા દબાણ ગતિમાન ફલક ઉપર લાગે છે અને તેની મદદથી ટર્બાઇન-વ્હીલ ગતિ કરવા લાગે છે.

બહુ વપરાતા પ્રતિક્રિયા-ટર્બાઇનમાં ફ્રાન્સિસ અને કપ્લાન ટર્બાઇન છે. ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન અરીય(radial)વાહી પ્રતિક્રિયા-ટર્બાઇન છે. નવી  ડિઝાઇનનાં ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન મિશ્ર પ્રકારનાં હોય છે, જેમાં પ્રવાહી અરીય રીતે દાખલ થાય છે અને તે ક્ષૈતિજ રીતે બહાર જાય છે. કપ્લાન ટર્બાઇન ફક્ત ક્ષૈતિજવાહી પ્રતિક્રિયા-ટર્બાઇન (axial flow reaction turbine) છે. તેને માટે પણ પાણીના વિશાળ જથ્થાની જરૂર પડતી હોવાથી તેવો જથ્થો ઉપલબ્ધ હોય ત્યાં જ તે વપરાય છે. આ ટર્બાઇનને સમદિશવાહી (parallel flow) ટર્બાઇન પણ કહે છે. કપ્લાન અને ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન આકૃતિમાં દર્શાવેલાં છે :

વરાળ–ટર્બાઇન : વરાળ-ટર્બાઇન એવું યંત્ર છે જે વરાળમાં રહેલી ઉષ્મીય ઊર્જા(thermal energy)નું કાર્યમાં રૂપાંતર કરે છે. તેમાં એક પરિભ્રમક અને તેનો શાફ્ટ બેરિંગની મદદથી, નળાકાર ખોખામાં બેસાડેલો હોય છે. પરિભ્રમકના પરિઘ ઉપર બેસાડેલા બકેટ ઉપર નોઝલમાંથી નીકળતી વરાળનો જેટ અથડાવાથી, પરિભ્રમકનું ભ્રમણ થાય છે. થોડી જગ્યામાં, વરાળ ટર્બાઇન વધુ ઊર્જાનું રૂપાંતર કરી શકતું હોવાથી તેણે મોટાભાગના પ્રચાલકો(prime movers)ને એક બાજુ ઉપર રાખી દીધા છે. જલ-ટર્બાઇન તેમાં અપવાદરૂપ છે.

વર્ગીકરણ : વરાળ-ટર્બાઇનનું ઘણી રીતે વર્ગીકરણ કરી શકાય છે. તેની એક રીતમાં ગતિ કેવી રીતે મેળવાય તે છે. તે પ્રમાણે તેનું વર્ગીકરણ આવેગ-ટર્બાઇન કે પ્રતિક્રિયા-ટર્બાઇન રીતે કરવામાં આવે છે. આધુનિક ટર્બાઇનમાં બંને રીત સાથે ઉપયોગમાં લેવાતી હોઈ, આવું વર્ગીકરણ અગત્યનું નથી. વર્ગીકરણની બીજી રીત એક જનરેટર કે બે જનરેટરના ઉપયોગના આધારે વર્ગીકરણ કરવાની છે. તેવું વર્ગીકરણ તે સંઘનનાત્મક (condensing) છે કે નહિ તેના આધારે કરવામાં આવે છે. જ્યાં સંઘનનાત્મક પ્રકારનું ટર્બાઇન ન હોય ત્યાં, વિસ્તરણ(expansion) પામેલી વરાળને બહાર વાતાવરણમાં તાપનતંત્ર (heating system) અથવા અન્ય સાધનસામગ્રીમાં છોડવામાં આવે છે. આ જાતનાં ટર્બાઇન ઔદ્યોગિક એકમમાં વપરાય છે, જ્યાં નીચા અથવા મધ્ય દબાણની વરાળનો ઉપયોગ થઈ શકતો હોય. જ્યારે સંઘનનાત્મક ટર્બાઇનમાં ઠંડા પાણીના વિશાળ જથ્થાની મદદથી અને ઠારક(condenser)નો ઉપયોગ કરી વરાળને ઠારીને તેનું પાણીમાં રૂપાંતર કરવામાં આવે છે.

એક અન્ય રીતનું વર્ગીકરણ, ટર્બાઇનમાંથી પસાર થતી વરાળને બહાર લાવવામાં આવે છે કે નહિ તેના ઉપર આધારિત છે. ટર્બાઇનનું વર્ગીકરણ આ પ્રમાણે કરવામાં આવે છે : (1) આરંભથી અંત સુધી વરાળનું વહન કરતાં ટર્બાઇન, (2) નિ:સારક ટર્બાઇન, (3) સ્વયંચલિત નિષ્કર્ષણ (automatic extraction) ટર્બાઇન.

પ્રથમ પ્રકારના ટર્બાઇનમાં, નિષ્કર્ષણની જગ્યા હોતી નથી અને દાખલ થતી વરાળ ટર્બાઇનમાં જ રહે છે. પછી તે નિષ્કાસમાં જાય છે. નિ:સારક ટર્બાઇનમાં વરાળ જુદી જુદી જગ્યાએથી બહાર કાઢવામાં આવે છે. આ વરાળ પ્રભરણ-જળ(feed-water)ને ગરમ કરવા માટે વપરાય છે. આ પ્રકારના ટર્બાઇનમાં, નિષ્કાસમાં વરાળ જતી ન હોઈ, વરાળની ગુપ્ત ઉષ્મા ટર્બાઇનની અંદર જ વપરાય છે. ત્રીજા પ્રકારનાં ટર્બાઇન મુખ્યત્વે ઔદ્યોગિક પાવર પ્લાન્ટમાં વપરાય છે, જ્યાં પ્રોસેસ કામ માટે વરાળની જરૂર પડતી હોય છે. (વધુ વર્ગીકરણ માટે સારણી જુઓ.)

મુખ્ય ભાગો : વરાળ-ટર્બાઇનના મુખ્ય ભાગ નીચે મુજબ છે :

(1) પરિભ્રમક : આ પરિભ્રમક ઉપર પતરીઓ આવેલી છે. આ પતરીઓ વરાળની ઊર્જાનું યાંત્રિક ઊર્જામાં રૂપાંતર કરે છે, જેને લઈને શાફ્ટ, પરિભ્રામી (rotary) ગતિ મેળવે  છે.

(2) કેસિંગ : આની અંદર શાફ્ટ આવેલો હોય છે અને તેમાં તે પરિભ્રમણ કરે છે. આ કેસિંગમાં, આબદ્ધ (fixed) નોઝલો આવેલાં હોય છે, જેની મદદથી વરાળ જરૂરી પ્રવેગ મેળવે છે.

(3) ગતિનિયંત્રણ યંત્રરચના : આની મદદથી ગતિનું નિયંત્રણ થાય છે.

(4) ઊંજણ(lubrication)ની પ્રણાલી. બેરિંગ અને અન્ય ભાગો માટે.

સારણી : ટર્બાઇનનું વર્ગીકરણ

	કાર્યરીત પ્રમાણે	પ્રવાહીની વહેવાની રીત મુજબ	ગરમી આપવાની રીત મુજબ	ગરમી અસ્વીકારની રીત મુજબ	સિલિંડરની ગોઠવણી ને પ્રવાહ મુજબ	શાફ્ટની સંખ્યા મુજબ	પરિભ્રમણની ગતિ મુજબ
1.	આવેગ-ટર્બાઇન	1. અક્ષીય પ્રવાહ	1. એકાકી દબાણ ટર્બાઇન	1. પાસ-આઉટ ટર્બાઇન	1. એકાકી પ્રવાહ	1. ટેન્ડમ કંપાઉન્ડ	1. અચળગતિ ટર્બાઇન
2.	પ્રતિક્રિયા-ટર્બાઇન	2. ત્રિજ્ય-પ્રવાહ	2. દ્વૈતદબાણ ટર્બાઇન	2. પુનર્જનનીય ટર્બાઇન	2. દ્વિપ્રવાહ	2. ક્રૉસ કંપાઉન્ડ	2. પરિવર્તી ટર્બાઇન
3.	આવેગ-પ્રતિક્રિયા	3. સ્પર્શરેખીય પ્રવાહ	3. પુનસ્તાપન ટર્બાઇન	3. સંઘનનાત્મક ટર્બાઇન 4. અસંઘનનાત્મક ટર્બાઇન 5. બૅક-પ્રેશર ટર્બાઇન	3. વિપર્યસ્ત પ્રવાહ

સાદું આવેગ–ટર્બાઇન (simple impulse turbine) : આ જાતનું ટર્બાઇન આવેગના સિદ્ધાંત ઉપર કાર્ય કરે છે અને તે આકૃતિ 4માં બતાવ્યું છે. આ ટર્બાઇનમાં નોઝલ અથવા નોઝલનો સમૂહ હોય છે. શાફ્ટ ઉપર પરિભ્રમક બેસાડેલું હોય છે. ગતિમાન ફલકનો એક સમૂહ (set) પરિભ્રમક સાથે જોડેલો હોય છે. આકૃતિમાં ઉપર ટર્બાઇનનો આડછેદ, વચ્ચે નોઝલ ને ફલક(blade)ની વ્યવસ્થા, C અને છેક નીચે નિરપેક્ષ વેગ (absolute velocity) અને નિરપેક્ષ દબાણનો ફેરફાર દર્શાવે છે. આ પ્રકારના ટર્બાઇનમાં દાખલ થતી વરાળના દબાણથી ઠારકના દબાણ સુધીનું વિસ્તરણ નોઝલના એક જ સમૂહ વડે થાય છે. સામાન્યત: કેન્દ્રાભિસારી–કેન્દ્રાપસારી (convergingdiverging) નોઝલો વપરાય છે. બહાર નીકળતી વરાળનો વેગ ખૂબ જ ઊંચો અને આશરે 1100 મી/સે. જેટલો હોય છે.

મહત્તમ કાર્ય માટે, ફલકની ગતિ વરાળની ગતિથી આશરે 50 % ઓછી હોવી જરૂરી છે તે મુજબ તે 500 મીટર/સે. હોવી જોઈએ. આ શાફ્ટની ગતિ 30,000 પરિભ્રમણ પ્રતિ મિનિટ (revolutions per minute, R.P.M) હોવી જરૂરી છે. શાફ્ટની આટલી વધુ ગતિથી કાર્ય કરતા જનિત્ર (generator) માટે, ન્યૂનકારક ગિયર(reduction gear)ની જરૂરિયાત રહે છે. બહાર જતી વરાળની ગતિ ઘણી જ વધુ હોઈ ‘છોડી જતી ગતિનો વ્યય’ ઘણો જ હોય છે.

આવેગ ટર્બાઇનનું સંયોજન : આની મદદથી, આવેગ-ટર્બાઇનની પરિભ્રમણ ગતિને ઘટાડી, વ્યવહારક્ષમ માત્રામાં લાવી શકાય છે. સાદા આવેગ-ટર્બાઇનના ગેરફાયદા જોતાં, તેમાં જરૂરી સુધારા કરવાની આવશ્યકતા છે જેથી તેનો વ્યવહારમાં ઉપયોગ થઈ શકે, જરૂરી કાર્યસિદ્ધિ મેળવી શકાય. એકથી વધુ નોઝલોના સમૂહને, ફલકને, પરિભ્રમકને હારમાં ગોઠવીને અને એક જ શાફ્ટની ઉપર બેસાડી મેળવી શકાય છે. આવું સંયોજન ત્રણ રીતે કરવામાં આવે છે :

(1) દબાણ-સંયોજિત આવેગ-ટર્બાઇન

(2) વેગ-સંયોજિત આવેગ-ટર્બાઇન

(3) દબાણ-વેગ-સંયોજિત આવેગ-ટર્બાઇન

દબાણ–સંયોજિત આવેગ–ટર્બાઇન : આકૃતિ 5 આ જાતનાં ટર્બાઇનની રચના દર્શાવે છે. પરિભ્રમણની ગતિ ઓછી કરવા માટે, વરાળનું વિસ્તરણ ક્રમિક રીતે કરવામાં આવે છે. આ માટે, મોટી સંખ્યામાં સાદા આવેગ-ટર્બાઇન હારમાં ગોઠવવામાં આવે છે. દરેક સાદા આવેગ-ટર્બાઇનમાં નોઝલોનો એક સમૂહ અને ગતિમાન ફલકની એક હાર હોય છે, જેને ટર્બાઇનનું સ્ટેજ કહે છે. આ ટર્બાઇનમાં આવાં અનેક સ્ટેજ હોય છે. ટૂંકમાં, આખા દબાણનો પાત (drop), હારમાં ગોઠવાયેલા સાદા આવેગ-ટર્બાઇન વડે, નાના નાના દબાણના પાત દરેક સ્ટેજમાં મેળવીને તેનું વિતરણ કરવામાં આવે છે. આકૃતિ 5માં દબાણ ને વેગનો ફેરફાર પણ દર્શાવ્યો છે. નોઝલોને ડાયાફ્રામમાં બેસાડેલાં હોય છે. વરાળનું પ્રસરણ ફક્ત નોઝલોમાં જ થાય છે, જ્યારે ગતિમાન ફલકમાં દબાણ અચળ રહે છે.

આકૃતિ 5માં દબાણ ને વેગના ફેરફાર દર્શાવ્યા છે. છોડી જતી ગતિનો વ્યય પણ સાદા આવેગ-ટર્બાઇન કરતાં ઘણો જ ઓછો છે તે જોઈ શકાય છે. આ ટર્બાઇન રેટોએ શોધ્યું હોઈ તેને રેટો ટર્બાઇન પણ કહે છે.

સાદું વેગ–સંયોજિત આવેગ–ટર્બાઇન : આ પ્રકારનું ટર્બાઇન આકૃતિ 6માં દર્શાવ્યું છે. આ જાતના ટર્બાઇનમાં સંયોજન વરાળના વેગની મદદથી જ કરવામાં આવે છે. ટૂંકમાં, ગતિમાન ફલકની એક હારને બદલે આવા ટર્બાઇનમાં એક કરતાં વધુ ગતિમાન ફલકનો ઉપયોગ કરીને, વેગનો પાત મેળવવામાં આવે છે. દરેક ગતિમાન ફલકમાં વેગનો પાત ઘણો જ નાનો હોય છે. તેમાં એક અથવા એકથી વધુ નોઝલ વપરાય છે અને તેની સાથે ગતિમાન ફલકની હાર હોય છે જે પરિભ્રમકની જોડે આબદ્ધ કરેલી છે. આબદ્ધ ફલક નિર્દેશક ફલક હોય છે અને તે ગતિમાન ફલકની વચ્ચે બેસાડેલું હોય છે, જે આકૃતિ 6માં દર્શાવ્યું છે. આકૃતિ 6માં ગતિમાન ફલકની ત્રણ હારો અને તેની વચ્ચે નિર્દેશક ફલકની બે હારો આવેલી છે. વરાળનું દાખલ થતી વખતના દબાણથી ઠારકના દબાણ સુધીનું વિસ્તરણ નોઝલમાં જ થાય છે. (જુઓ આકૃતિ 6.) ફલકમાં કોઈ પણ જાતનો દબાણનો પાત થતો નથી અને ફલકમાં દબાણ અચળ રહે છે (સાદા આવેગ-ટર્બાઇનની જેમ). નોઝલમાંથી બહાર નીકળતી વરાળનો વેગ ઘણો જ વધારે હોય છે. ગતિમાન ફલકમાંથી ક્રમશ: પસાર થતી વરાળનો વેગ ઘટે છે (આકૃતિ 6). આ જાતના ટર્બાઇનમાં, ફલકની ગોઠવણી એવી  રીતે હોય છે જેથી વરાળની ગતિનો ઘટાડો ક્રમશ: થતો રહે છે અને આ ઘટાડો નાના નાના પાતમાં થાય છે. આથી આ જાતના ટર્બાઇનને વેગ-સંયોજિત ટર્બાઇન કહે છે. તેમને કર્ટિસ ટર્બાઇન પણ કહે છે. બે હારવાળાં ટર્બાઇન ત્રણ હારવાળાં ટર્બાઇન કરતાં વધુ કાર્યક્ષમ હોય છે.

દબાણ-વેગ-સંયોજિત આવેગ-ટર્બાઇન : આકૃતિ 7માં દર્શાવ્યા મુજબ આ જાતના ટર્બાઇનમાં દબાણ અને વેગનું સંયોજન કરવામાં આવે છે. આકૃતિમાં ફક્ત બે જ પરિભ્રમકો દર્શાવ્યાં છે. આ ટર્બાઇનમાં બે પરિભ્રમક હોય છે અને દરેક પરિભ્રમક ઉપર ગતિમાન ફલકની બે હાર આવેલી હોય છે. બે હારવાળાં ટર્બાઇન વધુ કાર્યક્ષમ હોઈ, તે વધુ વપરાય છે.

દરેક પરિભ્રમકમાં વેગનો ઘટાડો થાય છે. ગતિમાન ફલક વડે વેગનો ઘટાડો થતો હોઈ, આ ટર્બાઇન વેગ-સંયોજિત પ્રકારનું ટર્બાઇન છે. દરેક પરિભ્રમક સાથે નોઝલના સમૂહ હોય છે. આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ આ નોઝલના સમૂહમાં દબાણનો ઘટાડો થાય છે. દબાણનો ઘટાડો, વેગના ઘટાડાની જેમ નાના નાના ભાગમાં થતો હોઈ આવું ટર્બાઇન દબાણ-સંયોજિત ટર્બાઇન છે. પ્રથમ નોઝલના સમૂહમાં દબાણનો થોડો ઘટાડો થાય છે, જે વરાળને થોડી ગતિજ ઊર્જા આપે છે. ગતિમાન ફલકમાં દબાણનો ઘટાડો થતો નથી. તે જ રીતે આબદ્ધ બ્લેડમાં પણ દબાણનો ઘટાડો થતો નથી. (જુઓ આકૃતિ 7.) આ ફલકમાં ફક્ત વેગનો ઘટાડો થાય છે. નોઝલના બીજા સમૂહમાં બાકીના દબાણનો ઘટાડો થાય છે. પણ તે સાથે વેગ વધે છે. વેગનો ઘટાડો ગતિમાન ફલકમાં થાય છે. (જુઓ આકૃતિ 7.) દબાણસંયોજિત ટર્બાઇનની સાથે સરખાવતાં, આ ટર્બાઇન-રચના વધુ સરળ છે. તેની કાર્યક્ષમતા ઘણી જ ઓછી હોવાથી આ પ્રકારના ટર્બાઇનનો ખાસ ઉપયોગ થતો નથી.

આવેગ–પ્રતિક્રિયા–ટર્બાઇન : તેના નામ મુજબ આ પ્રકારના ટર્બાઇનમાં આવેગ અને પ્રતિક્રિયા એ બંને સિદ્ધાંતનો  ઉપયોગ થાય છે. આ પ્રકારનું ટર્બાઇન આકૃતિ 8માં દર્શાવ્યું છે. આ પ્રકારના ટર્બાઇનમાં જેટલાં ગતિશીલ ફલક હોય છે તેટલાં જ આબદ્ધ ફલક હોય છે. આબદ્ધ ફલક કેસિંગ સાથે અને ગતિશીલ ફલક શાફ્ટ સાથે જોડેલાં હોય છે. આબદ્ધ ફલકો ગતિશીલ ફલકો કરતાં ઊલટાં બેસાડેલાં હોય છે. (જુઓ આકૃતિ 8.) પ્રથમ આબદ્ધ ફલકમાંથી પસાર થતી વરાળનું દબાણ ઘટે છે અને તેને અનુરૂપ તેનો વેગ વધે છે. ત્યારબાદ આ વરાળ ગતિશીલ ફલકની પહેલી હારમાં દાખલ થાય છે. ફલકની ગોઠવણી મુજબ, વરાળની દિશામાં અને તેથી તેના વેગમાનમાં ફેરફાર થાય છે. આ ફેરફાર ફલક ઉપર આવેગ આપે છે. આ જાતના ટર્બાઇનમાં ગતિશીલ ફલકો એવી રીતે ડિઝાઇન કરેલાં હોય છે કે દબાણનો થોડો ઘટાડો ગતિજ ઊર્જામાં વધારો કરે છે, જે વેગની વિરુદ્ધ દિશામાં પ્રતિક્રિયા આપે છે. આથી કુલ ચાલક બળ, આવેગ તથા પ્રતિક્રિયા બળોનો સદિશ સરવાળો હોય છે. સામાન્યત: આ જાતનું ટર્બાઇન પ્રતિક્રિયા-ટર્બાઇન જ કહેવાય છે. દબાણ અને વેગનો ફેરફાર આકૃતિ 8માં દર્શાવ્યો છે, જેનાથી સ્પષ્ટ થાય છે કે આ જાતના ટર્બાઇનમાં, ગતિશીલ અને આબદ્ધ ફલકોમાં એકધારો દબાણનો ઘટાડો થાય છે. આ જાતના ટર્બાઇનમાં, ફલકનો મહત્તમ વેગ અને વરાળનો વેગ સરખા હોય છે. આવાં ટર્બાઇન પાવર પ્લાન્ટમાં વધુ વપરાય છે.

વાયુ–ટર્બાઇન : ગરમ વાયુની મદદથી કાર્ય ઉત્પન્ન કરતું ઉષ્મા-યંત્ર. તે આંતરદહન એન્જિનથી જુદું પડે  છે. તે તફાવત ગરમ વાયુઓના ઉપયોગ ઉપરથી નક્કી થાય છે.

વાયુ-ટર્બાઇન આંતરદહન એન્જિન કરતાં વધુ ફાયદાકારક છે. તેમાં ઉપર અને નીચે અથવા આગળ અને પાછળ ગતિ કરતા પિસ્ટન નથી તેથી તેને આનુષંગિક પ્રશ્નો નથી. ટર્બાઇનના પરિભ્રમક ઉપર આવેલાં ફલકો ઉપર ગરમ હવાના પ્રવાહને મોકલવામાં આવે છે. આધુનિક વાયુ-ટર્બાઇનમાં દહનખંડ(combustion chamber)માં મોકલતા પહેલાં હવાને અક્ષીયવાહ અથવા કેન્દ્રત્યાગી દાબકમાં મોકલી તેનું દબાણ વધારવામાં આવે છે. દહનખંડમાં, હવાની સાથે બળતણ ઉમેરવામાં આવે છે અને પછી તેને પ્રજ્વલિત કરવામાં આવે છે. વધુ પડતા તાપમાનને રોકવા માટે, કેટલીક હવા ઉપનિકાસ (by pass) કરવામાં આવે છે જેથી બળતણ તેમાં આવતું નથી. ત્યારપછી ઉપનિકાસ કરેલી આ હવા ઉપનિકાસ ન કરાયેલી હવા સાથે ભેળવવામાં આવે છે. બહાર નીકળતા વાયુને, નોઝલ મારફતે, ટર્બાઇનના પરિભ્રમક ઉપર બેસાડેલાં ફલક ઉપર મોકલવામાં આવે છે. હવામાં દાબકને ચલાવવા માટે જરૂરી ઊર્જા ઉપરાંત, ઊર્જા ઉત્પન્ન કરવાની શક્તિ પણ હોય છે. ટર્બાઇન સમતલ રીતે ચાલતું અને કંપનમુક્ત હોય છે :

વર્ગીકરણ : વાયુ-ટર્બાઇન, તેલ, પ્રાકૃતિક વાયુ(natural gas) ને કોલગૅસ, પ્રોડ્યુસર ગૅસ, બ્લાસ્ટ ફર્નેસ ગૅસ અને ચૂર્ણિત કોલસાની મદદથી ચાલે છે. વાયુ-ટર્બાઇનનું વર્ગીકરણ નીચે પ્રમાણે કરવામાં આવે છે :

(અ) દહનની પ્રક્રિયા આધારિત વર્ગીકરણ
	(1)   (2)	અચળ દબાણ પ્રકારનું ટર્બાઇન : આ સિદ્ધાંત ઉપર કાર્ય કરતું આવર્તન જૂલ અથવા બ્રૅટન આવર્તન છે. અચળ કદ પ્રકારનું ટર્બાઇન : આ સિદ્ધાંત ઉપર કાર્ય કરતું આવર્તન ઍટકિન્સન આવર્તન છે.
(બ) વાયુના વિસ્તરણની પ્રતિક્રિયા મુજબ
	(1) (2)	આવેગ-ટર્બાઇન આવેગ-પ્રતિક્રિયા-ટર્બાઇન
(ક) કાર્યકારી પદાર્થને આધારિત
	(1)   (2)   (3)	વિવૃત આવર્તન વાયુ-ટર્બાઇન – કાર્યકારી વાયુ વાતાવરણમાં જાય. બંધ આવર્તન વાયુ-ટર્બાઇન – કાર્યકારી વાયુ આવર્તનમાં જ રહે અર્ધ-બંધ આવર્તન
(ડ) વાયુના પ્રવાહની દિશા-આધારિત
	(1) (2)	અક્ષીયપ્રવાહ ત્રિજ્ય પ્રવાહ

સાદું વિવૃત આવર્તન વાયુ-ટર્બાઇન (અચળ દબાણે ઉષ્માનો ઉમેરો) :

જૂલ અથવા બ્રૅટન આવર્તન ગૅસ-ટર્બાઇન માટે વપરાતું આવર્તન છે. ગૅસ-ટર્બાઇન પાવર પ્લાન્ટ અને તેનું આવર્તન આકૃતિ 9 અને 10માં દર્શાવ્યાં છે. વાતાવરણની હવા P₁ દબાણથી ઊંચા દબાણ P₂ સુધી દાબકમાં દબાવવામાં આવે છે. આ ઊંચા દબાણવાળી હવા, દહનખંડમાં લઈ જવાય છે, જ્યાં બળતણ દાખલ કરવામાં આવે છે અને પ્રજ્વલિત કરવામાં આવે છે. બળતણની પ્રક્રિયા અચળ દબાણે થાય છે. દહનને લઈને ઉષ્મા ઉમેરાય છે અને તાપમાન T°₂ થી T°₃ સુધી વધે છે. દહન-નીપજ(product of combustion)નું ટર્બાઇનમાં આઇસેન્ટ્રૉપિક પ્રસરણ કરવામાં આવે છે. આથી  દબાણ  P₃થી ઘટીને વાતાવરણના દબાણ જેટલું થઈ જાય છે. આ દહન-નીપજને પછી વાતાવરણમાં મોકલી આપવામાં આવે છે. (બંધ આવર્તન વાયુ-ટર્બાઇનમાં ટર્બાઇનમાંથી બહાર નીકળતા વાયુને ઠંડો પાડી ફરીથી દાબકમાં મોકલાય છે.) ટર્બાઇન અને દાબક એકબીજા સાથે જોડવામાં આવે છે. આથી ટર્બાઇન વડે ઉત્પન્ન થતા કાર્યમાંથી થોડું કાર્ય દાબકને ચલાવવા માટે વપરાય છે અને તેટલું ઓછું કાર્ય ઉપલબ્ધ થાય છે. પ્રારંભમાં દાબક ચલાવવા માટે ચાલક(starter)ની જરૂર પડે છે. ટર્બાઇન ઊર્જા આપવાનું શરૂ કરે ત્યારે આ સ્ટાર્ટર કાર્ય કરતું બંધ પડે છે.

પુનસ્તાપન (reheating), મધ્યશીતન (intercooling) અને પુનર્જનન (regeneration) : સાદા ગૅસ-ટર્બાઇનની કાર્યદક્ષતા નીચે પ્રમાણે ત્રણ માર્ગે વપરાય છે :

(1) ટર્બાઇન વડે મળતા કાર્યમાં વધારો કરીને, (2) દાબક માટે જરૂરી કાર્યમાં ઘટાડો કરીને, (3) બળતણ વડે આપવામાં આવતી ગરમી ઘટાડીને.

પ્રથમ ઉદ્દેશ મેળવવા માટે, પ્રસરણ એક કરતાં વધુ તબક્કામાં કરવામાં આવે છે. આ માટે, ઊંચા અને નીચા દબાણવાળાં બે ટર્બાઇન વપરાય છે ને તેમની વચ્ચે પુનસ્તાપનની પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે. આની અસરરૂપ પ્રસરણ માટે દાખલ થતા વાયુનું કદ વધે છે અને તે ટર્બાઇનનું કાર્ય વધારે છે.

બીજો ઉદ્દેશ સિદ્ધ કરવા માટે, અચળ તાપમાને દાબન-પ્રક્રિયા થાય તેવો પ્રયત્ન કરવામાં આવે છે. તે સિદ્ધ કરવા માટે મધ્યશીતન વપરાય છે જેથી દાબન-પ્રક્રિયા અચળ તાપમાનની ઘણી જ નજીક આવે છે. આ પ્રક્રિયાથી દાબન થનાર વાયુનું કદ ઘટે છે જે દાબકનું કાર્ય ઘટાડે છે.

ત્રીજા ઉદ્દેશને સિદ્ધ કરવા ટર્બાઇનના નિષ્કાસની મદદથી દહનખંડમાં જતા વાયુને ગરમ કરવામાં આવે છે, જેથી બળતણ વડે ઓછી ઉષ્મા આપવી પડે છે. પુનર્જનન-પ્રક્રિયા વડે આ શક્ય બને છે.

ગૅસ-ટર્બાઇનનો ઉપયોગ વિદ્યુત ઉત્પન્ન કરવા, વિમાનના પ્રણોદન(propulsion)માં અને અન્ય યાંત્રિક પ્રયુક્તિઓમાં થાય છે. ટર્બો જેટ, ટર્બોપ્રોપ અને દરિયાઈ એન્જિનોમાં તથા જળવિદ્યુત ઉત્પન્ન કરવા માટે પણ ટર્બાઇનનો ઉપયોગ થાય છે.

પ્રદીપ સુરેન્દ્ર દેસાઈ