กังหัน( / ˈ t ɜːr b aɪ n /หรือ/ ˈ t ɜːr b ɪ n / ) (จาก ภาษากรีกτύρβη , tyrbēหรือภาษาละตินturboซึ่งหมายถึงกระแสน้ำวน ) ^{[ 1 ] [ 2 ]}เป็นอุปกรณ์เชิงกลแบบหมุนที่ดึงพลังงานจาก การไหล ของของเหลวและแปลงเป็นงาน ที่มีประโยชน์ งานที่ผลิตได้สามารถนำไปใช้ในการผลิตพลังงานไฟฟ้าเมื่อรวมกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า [ ^{3 ] กังหัน}เป็นเครื่องจักรเทอร์โบที่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่อย่างน้อยหนึ่งชิ้นเรียกว่าชุดประกอบโรเตอร์ ซึ่งเป็นเพลาหรือดรัมที่มีใบพัดติดอยู่ ของเหลวที่เคลื่อนที่กระทำต่อใบพัดทำให้ใบพัดเคลื่อนที่และส่งพลังงานการหมุนไปยังโรเตอร์

กังหันก๊าซกังหันไอน้ำและ กังหัน น้ำมีปลอกหุ้มรอบใบพัดเพื่อกักเก็บและควบคุมของเหลวที่ใช้ในการทำงาน กังหันไอน้ำสมัยใหม่มักใช้ทั้งแรงปฏิกิริยาและแรงกระตุ้นในหน่วยเดียวกัน โดยทั่วไปจะปรับระดับของแรงปฏิกิริยาและแรงกระตุ้นจากโคนใบพัดไปยังขอบใบพัด

เฮโรแห่งอเล็กซานเดรียได้สาธิตหลักการทำงานของกังหันในเครื่องผลิตพลังงานลมแบบเอโอลิไพล์ในศตวรรษที่ 1 หลังคริสต์ศักราช และวิทรูวิอุสได้กล่าวถึงเรื่องนี้ไว้ราว 70 ปีก่อนคริสต์ศักราช

ตัวอย่างกังหันในยุคแรกๆ ได้แก่กังหันลมและกังหันน้ำ

คำว่า "กังหัน" ถูกนำมาใช้กับอุปกรณ์ประเภทนี้เป็นครั้งแรกในปี ค.ศ. 1822 โดยวิศวกรเหมืองแร่ชาวฝรั่งเศสClaude Burdinในบันทึก "Des turbines hydrauliques ou machines rotatoires à grande vitesse" ซึ่งเขาส่งไปยังAcadémie royale des sciencesในปารีส^{[ 4 ]}คำนี้มาจากภาษาละตินturboซึ่งหมายถึง " กระแสน้ำวน " หรือ " ยอด " และถูกใช้ในภาษาฝรั่งเศสเพื่ออธิบายเปลือกหอยบางชนิด^{[ 5 ]}อย่างไรก็ตาม จนกระทั่งปี ค.ศ. 1824 คณะกรรมการของ Académie (ประกอบด้วย Prony, Dupin และ Girard) จึงได้รายงานในเชิงบวกเกี่ยวกับบันทึกของ Burdin ^{[ 6 ]} Benoit Fourneyronอดีตนักศึกษาของ Claude Burdin ได้สร้างกังหันน้ำที่ใช้งานได้จริงเป็นครั้งแรก

เครดิตการประดิษฐ์กังหันไอน้ำนั้นมอบให้แก่ทั้งวิศวกรชาวอังกฤษ- ไอริช เซอร์ ชาร์ลส์ พาร์สันส์ (ค.ศ. 1854–1931) สำหรับการประดิษฐ์กังหันแบบปฏิกิริยา และวิศวกรชาวสวีเดนกุสตาฟ เดอ ลาวาล (ค.ศ. 1845–1913) สำหรับการประดิษฐ์กังหันแบบแรงกระตุ้น

ของเหลวที่ใช้ในการทำงานประกอบด้วยพลังงานศักยภาพ ( หัว ความดัน ) และพลังงานจลน์ (หัวความเร็ว) ของเหลวนั้นอาจอัดได้หรืออัดไม่ได้ก็ได้กังหันใช้หลักการทางฟิสิกส์หลายประการในการเก็บเกี่ยวพลังงานนี้:

กังหัน แบบอิมพัลส์จะเปลี่ยนทิศทางการไหลของเจ็ทของเหลวที่มีความเร็วสูง อิมพัลส์ที่เกิดขึ้นจะหมุนกังหันและทำให้การไหลของของเหลวมีพลังงานจลน์ลดลง ไม่มีการเปลี่ยนแปลงความดันของของเหลวในใบพัดกังหัน (ใบพัดที่เคลื่อนที่) เหมือนในกรณีของกังหันไอน้ำหรือกังหันก๊าซ การลดลงของความดันทั้งหมดเกิดขึ้นในใบพัดที่อยู่กับที่ (หัวฉีด) ก่อนที่จะถึงกังหัน ความดันของของเหลวจะเปลี่ยนเป็นความเร็วโดยการเร่งความเร็วของของเหลวด้วย หัว ฉีดกังหันPeltonและกังหัน de Lavalใช้กระบวนการนี้โดยเฉพาะ กังหันแบบอิมพัลส์ไม่จำเป็นต้องมีปลอกหุ้มความดันรอบโรเตอร์ เนื่องจากเจ็ทของของเหลวถูกสร้างขึ้นโดยหัวฉีดก่อนที่จะถึงใบพัดบนโรเตอร์กฎข้อที่สองของนิวตันอธิบายการถ่ายโอนพลังงานสำหรับกังหันแบบอิมพัลส์ กังหันแบบอิมพัลส์มีประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับการใช้งานในกรณีที่การไหลต่ำและความดันขาเข้าสูง^{[ 3 ]}

กังหัน ปฏิกิริยาสร้างแรงบิดโดยการตอบสนองต่อแรงดันหรือมวลของของเหลว แรงดันของของเหลวจะเปลี่ยนแปลงเมื่อไหลผ่านใบพัดของกังหัน^{[ 3 ]}จำเป็นต้องมีปลอกแรงดันเพื่อกักเก็บของเหลวที่ใช้ในการทำงานขณะที่มันกระทำต่อขั้นตอนของกังหัน หรือกังหันจะต้องจุ่มอยู่ในกระแสของเหลวอย่างสมบูรณ์ (เช่นเดียวกับกังหันลม) ปลอกจะกักเก็บและนำทางของเหลวที่ใช้ในการทำงาน และสำหรับกังหันน้ำ จะช่วยรักษาแรงดูดที่เกิดจากท่อดราฟต์กังหันฟรานซิสและกังหันไอน้ำ ส่วนใหญ่ ใช้แนวคิดนี้ สำหรับของเหลวที่ใช้ในการทำงานที่อัดได้ มักจะใช้ขั้นตอนกังหันหลายขั้นตอนเพื่อควบคุมก๊าซที่ขยายตัวอย่างมีประสิทธิภาพกฎข้อที่สามของนิวตันอธิบายการถ่ายโอนพลังงานสำหรับกังหันปฏิกิริยา กังหันปฏิกิริยาเหมาะสมกว่าสำหรับความเร็วการไหลที่สูงกว่าหรือการใช้งานที่หัวของของเหลว (แรงดันต้นน้ำ) ต่ำ^{[ 3 ]}

ในกรณีของกังหันไอน้ำ เช่นที่ใช้ในงานทางทะเลหรือการผลิตไฟฟ้าบนบก กังหันแบบปฏิกิริยาของพาร์สันส์จะต้องการจำนวนแถวใบพัดประมาณสองเท่าของกังหันแบบแรงกระตุ้นของเดอ ลาวาล เพื่อให้ได้ระดับการแปลงพลังงานความร้อนที่เท่ากัน แม้ว่าสิ่งนี้จะทำให้กังหันของพาร์สันส์ยาวและหนักกว่ามาก แต่ประสิทธิภาพโดยรวมของกังหันแบบปฏิกิริยาจะสูงกว่ากังหันแบบแรงกระตุ้นที่เทียบเท่ากันเล็กน้อยสำหรับการแปลงพลังงานความร้อนที่เท่ากัน

ในทางปฏิบัติ การออกแบบกังหันลมสมัยใหม่ใช้ทั้งแนวคิดแรงยกแบบปฏิกิริยาและแรงดลในระดับที่แตกต่างกันไปเท่าที่จะเป็นไปได้กังหันลมใช้ปีก เพื่อสร้าง แรงยกแบบปฏิกิริยาจากของเหลวที่เคลื่อนที่และส่งต่อไปยังใบพัด กังหันลมยังได้รับพลังงานบางส่วนจากแรงดลของลมโดยการเบี่ยงเบนลมในมุมหนึ่ง กังหันที่มีหลายขั้นตอนอาจใช้ใบพัดแบบปฏิกิริยาหรือแรงดลที่ความดันสูง กังหันไอน้ำแบบดั้งเดิมใช้แรงดลมากกว่า แต่กำลังมุ่งไปสู่การออกแบบแบบปฏิกิริยามากขึ้นคล้ายกับที่ใช้ในกังหันก๊าซ ที่ความดันต่ำ ของเหลวที่ใช้ในการทำงานจะขยายตัวในปริมาตรเมื่อความดันลดลงเล็กน้อย ภายใต้สภาวะเหล่านี้ ใบพัดจะกลายเป็นแบบปฏิกิริยาอย่างเคร่งครัด โดยที่ฐานของใบพัดจะเป็นแบบแรงดลเท่านั้น เหตุผลก็คือผลกระทบของความเร็วในการหมุนของแต่ละใบพัด เมื่อปริมาตรเพิ่มขึ้น ความสูงของใบพัดจะเพิ่มขึ้น และฐานของใบพัดจะหมุนด้วยความเร็วที่ช้าลงเมื่อเทียบกับปลายใบพัด การเปลี่ยนแปลงความเร็วนี้บังคับให้นักออกแบบเปลี่ยนจากแรงดลที่ฐานไปเป็นแบบปฏิกิริยาที่ปลายใบพัด

วิธีการออกแบบกังหันแบบคลาสสิกได้รับการพัฒนาขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 การวิเคราะห์เวกเตอร์เชื่อมโยงการไหลของของเหลวกับรูปทรงและการหมุนของกังหัน ในตอนแรกใช้วิธีการคำนวณเชิงกราฟ สูตรสำหรับขนาดพื้นฐานของชิ้นส่วนกังหันได้รับการบันทึกไว้อย่างดี และสามารถออกแบบเครื่องจักรที่มีประสิทธิภาพสูงได้อย่างน่าเชื่อถือสำหรับสภาวะการไหล ของของเหลวใดๆ การคำนวณบางส่วนเป็นสูตรเชิงประจักษ์หรือ "กฎทั่วไป" และบางส่วนอิงตามกลศาสตร์คลาสสิกเช่นเดียวกับการคำนวณทางวิศวกรรมส่วนใหญ่ มีการตั้งสมมติฐานที่ทำให้ง่ายขึ้น

สามารถใช้สามเหลี่ยมความเร็ว ในการคำนวณประสิทธิภาพพื้นฐานของขั้นตอนกังหันได้ ก๊าซออกจากใบพัดนำทางของหัวฉีดกังหันที่อยู่กับที่ด้วยความเร็วสัมบูรณ์ V โรเตอร์หมุนด้วยความเร็วUเมื่อเทียบกับโรเตอร์ ความเร็วของก๊าซขณะที่กระทบกับทางเข้าของโรเตอร์คือV ก๊าซถูกหมุนโดยโรเตอร์และออกจากโรเตอร์ด้วยความเร็วV อย่างไรก็ตาม ในแง่สัมบูรณ์ ความเร็วที่ออกจากโรเตอร์คือV สามเหลี่ยมความเร็วถูกสร้างขึ้นโดยใช้เวกเตอร์ความเร็วต่างๆ เหล่านี้ สามเหลี่ยมความเร็วสามารถสร้างได้ที่ส่วนใดก็ได้ของใบพัด (เช่น ดุม ปลาย ส่วนกลาง และอื่นๆ) แต่โดยทั่วไปจะแสดงที่รัศมีเฉลี่ยของขั้นตอน ประสิทธิภาพเฉลี่ยของขั้นตอนสามารถคำนวณได้จากสามเหลี่ยมความเร็วที่รัศมีนี้ โดยใช้สมการของออยเลอร์ :

${\displaystyle \Delta h=u\cdot \Delta v_{w}}$

เพราะฉะนั้น:

${\displaystyle {\frac {\Delta h}{T}}={\frac {u\cdot \Delta v_{w}}{T}}}$

ที่ไหน:

${\displaystyle \Delta h}$คือ การลดลง ของเอนทาลปี จำเพาะ ในแต่ละขั้น

${\displaystyle T}$คืออุณหภูมิรวม (หรืออุณหภูมิหยุดนิ่ง) ที่ทางเข้ากังหัน

${\displaystyle u}$คือความเร็วรอบนอกของใบพัดกังหัน

${\displaystyle \Delta v_{w}}$คือการเปลี่ยนแปลงของความเร็วในการหมุน

อัตราส่วนความดันของกังหันเป็นฟังก์ชันของ${\displaystyle {\frac {\Delta h}{T}}}$และประสิทธิภาพของกังหัน

การออกแบบกังหันสมัยใหม่ได้ทำการคำนวณอย่างละเอียดมากขึ้นพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณช่วยลดข้อสมมติฐานที่ใช้ในการหาอนุพันธ์ของสูตรแบบดั้งเดิม และซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ช่วยให้การปรับให้เหมาะสมทำได้ง่ายขึ้น เครื่องมือเหล่านี้ส่งผลให้การออกแบบกังหันมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องในช่วงสี่สิบปีที่ผ่านมา

การจำแนกประเภทเชิงตัวเลขหลักของกังหันคือความเร็วจำเพาะตัวเลขนี้อธิบายถึงความเร็วของกังหันที่ประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อเทียบกับกำลังและอัตราการไหล ความเร็วจำเพาะนั้นได้มาโดยไม่ขึ้นอยู่กับขนาดของกังหัน เมื่อทราบเงื่อนไขการไหลของของเหลวและความเร็วเอาต์พุตของเพลาที่ต้องการแล้ว สามารถคำนวณความเร็วจำเพาะและเลือกการออกแบบกังหันที่เหมาะสมได้

ความเร็วจำเพาะ พร้อมด้วยสูตรพื้นฐานบางอย่าง สามารถนำมาใช้ในการปรับขนาดการออกแบบที่มีอยู่ซึ่งมีประสิทธิภาพที่ทราบแล้ว ให้เข้ากับขนาดใหม่ที่มีประสิทธิภาพที่สอดคล้องกันได้อย่างน่าเชื่อถือ

ประสิทธิภาพการทำงานนอกเหนือการออกแบบโดยปกติจะแสดงในรูปแบบแผนภูมิหรือลักษณะเฉพาะของ กังหัน

จำนวนใบพัดในโรเตอร์และจำนวนครีบในสเตเตอร์มักจะเป็นจำนวนเฉพาะ สองจำนวนที่แตกต่างกัน เพื่อลดฮาร์โมนิกและเพิ่มความถี่การผ่านของใบพัดให้สูงสุด^{[ 7 ]}

• กังหันไอน้ำใช้ในการขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนซึ่งใช้ถ่านหินน้ำมันเชื้อเพลิงหรือเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ในอดีตเคยใช้ในการขับเคลื่อนอุปกรณ์เชิงกลโดยตรง เช่นใบพัด เรือ (ตัวอย่างเช่นTurbinia ซึ่งเป็น เรือไอน้ำที่ขับเคลื่อนด้วยกังหันลำแรก^{[ 8 ]} ) แต่ปัจจุบันการใช้งานส่วนใหญ่ใช้เกียร์ทดรอบหรือขั้นตอนไฟฟ้าขั้นกลาง โดยใช้กังหันในการผลิตกระแสไฟฟ้า ซึ่งจะไปขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับโหลดเชิงกล เครื่องจักรเรือไฟฟ้าเทอร์โบได้รับความนิยมเป็นพิเศษในช่วงก่อนและระหว่างสงครามโลกครั้งที่สองเนื่องจากขาดแคลนโรงงานตัดเกียร์ในอู่ต่อเรือของสหรัฐอเมริกาและสหราชอาณาจักร
• บางครั้งเครื่องยนต์ กังหันแก๊สของเครื่องบินจะถูกเรียกว่าเครื่องยนต์กังหันเพื่อแยกความแตกต่างจากเครื่องยนต์ลูกสูบ^{[ 9 ]}
• กังหัน แบบทรานโซนิกการไหลของก๊าซในกังหันส่วนใหญ่ที่ใช้ในเครื่องยนต์กังหันก๊าซจะคงอยู่ที่ความเร็วต่ำกว่าเสียงตลอดกระบวนการขยายตัว ในกังหันแบบทรานโซนิก การไหลของก๊าซจะกลายเป็นความเร็วเหนือเสียงเมื่อออกจากใบพัดนำทางของหัวฉีด แม้ว่าความเร็วปลายทางโดยปกติจะลดลงต่ำกว่าเสียงก็ตาม กังหันแบบทรานโซนิกทำงานที่อัตราส่วนความดันสูงกว่าปกติ แต่โดยทั่วไปแล้วจะมีประสิทธิภาพน้อยกว่าและไม่เป็นที่นิยมใช้
• กังหันไอน้ำ แบบหมุนสวนทางสำหรับกังหันไอน้ำแบบแกนหมุนนั้น อาจได้เปรียบด้านประสิทธิภาพบ้างหากกังหันตัวล่างหมุนในทิศทางตรงกันข้ามกับกังหันตัวบน อย่างไรก็ตาม ความซับซ้อนนี้อาจส่งผลเสียได้ กังหันไอน้ำแบบหมุนสวนทาง หรือที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อกังหัน Ljungström นั้น คิดค้นโดยวิศวกรชาวสวีเดนFredrik Ljungström (1875–1964) ในสตอกโฮล์ม และร่วมกับ Birger Ljungström น้องชายของเขา ได้รับสิทธิบัตรในปี 1894 โดยพื้นฐานแล้วการออกแบบนี้เป็นกังหันแบบรัศมี หลายขั้นตอน (หรือคู่ของโรเตอร์กังหันแบบ 'ซ้อนกัน') ซึ่งให้ประสิทธิภาพสูง มีการสูญเสียความร้อนต่อขั้นตอนมากกว่ากังหันแบบปฏิกิริยา (Parsons) ถึงสี่เท่า มีขนาดกะทัดรัดมาก และประสบความสำเร็จเป็นพิเศษในโรงไฟฟ้าแบบแรงดันย้อนกลับ อย่างไรก็ตาม ต่างจากแบบอื่นๆ การจัดการปริมาณไอน้ำจำนวนมากทำได้ยาก และต้องใช้ร่วมกับกังหันแบบไหลตามแกน (DUREX) จึงจะสามารถสร้างกังหันสำหรับกำลังไฟฟ้ามากกว่าประมาณ 50 เมกะวัตต์ได้ ในการใช้งานทางทะเล มีการสั่งซื้อหน่วยเทอร์โบไฟฟ้าเพียงประมาณ 50 หน่วย (ซึ่งจำนวนมากถูกขายให้กับโรงงานบนบกในที่สุด) ในช่วงปี 1917–19 และในช่วงปี 1920–22 มีการขายหน่วยเทอร์โบกลไกที่ไม่ประสบความสำเร็จมากนักเพียงไม่กี่หน่วย^{[ 10 ]}มีเพียงโรงงานเทอร์โบไฟฟ้าทางทะเลไม่กี่แห่งที่ยังคงใช้งานอยู่ในช่วงปลายทศวรรษ 1960 (ss Ragne, ss Regin) ในขณะที่โรงงานบนบกส่วนใหญ่ยังคงใช้งานอยู่จนถึงปี 2010
• กังหัน แบบไร้สเตเตอร์กังหันแบบหลายขั้นตอนจะมีชุดใบพัดนำทางทางเข้าแบบคงที่ (หมายถึงอยู่กับที่) ที่ทำหน้าที่กำหนดทิศทางการไหลของก๊าซไปยังใบพัดโรเตอร์ที่หมุนอยู่ ในกังหันแบบไร้สเตเตอร์ การไหลของก๊าซที่ออกจากโรเตอร์ด้านต้นน้ำจะกระทบกับโรเตอร์ด้านท้ายน้ำโดยไม่มีชุดใบพัดสเตเตอร์ (ที่ทำหน้าที่ปรับระดับพลังงานความดัน/ความเร็วของการไหล) อยู่ตรงกลาง
• กังหัน เซรามิก ใบพัด (และครีบ) กังหันแรงดันสูงแบบดั้งเดิมทำจากโลหะผสมนิกเกล และมักใช้ช่องระบายความร้อนภายในที่ซับซ้อนเพื่อป้องกันไม่ให้โลหะร้อนเกินไป ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการผลิตและทดสอบใบพัดเซรามิกแบบทดลองในกังหันก๊าซ โดยมีเป้าหมายเพื่อเพิ่มอุณหภูมิทางเข้าของโรเตอร์และ/หรือ อาจจะกำจัดความจำเป็นในการระบายความร้อนด้วยอากาศ ใบพัดเซรามิกมีความเปราะกว่าใบพัดโลหะ และมีความเสี่ยงต่อการแตกหักอย่างรุนแรงมากกว่า ซึ่งทำให้การใช้งานในเครื่องยนต์เจ็ทและกังหันก๊าซถูกจำกัดไว้เฉพาะใบพัดสเตเตอร์ (ใบพัดคงที่) เท่านั้น
• กังหัน ไอน้ำแบบมีท่อลม (แบบมีปลอกหุ้ม) ใบพัดของกังหันหลายๆ ใบจะมีปลอกหุ้มอยู่ด้านบน ซึ่งจะเกี่ยวกันกับปลอกหุ้มของใบพัดที่อยู่ติดกัน เพื่อเพิ่มการหน่วงและลดการสั่นไหวของใบพัด ในกังหันไอน้ำขนาดใหญ่ที่ใช้ผลิตไฟฟ้าบนบก ปลอกหุ้มมักจะเสริมด้วยลวดเชื่อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในใบพัดยาวของกังหันแรงดันต่ำ ลวดเหล่านี้จะลอดผ่านรูที่เจาะไว้ในใบพัดในระยะที่เหมาะสมจากโคนใบพัด และมักจะเชื่อมติดกับใบพัด ณ จุดที่ลวดลอดผ่าน ลวดเชื่อมช่วยลดการสั่นไหวของใบพัดในส่วนกลางของใบพัด การใช้ลวดเชื่อมช่วยลดโอกาสการชำรุดของใบพัดในกังหันขนาดใหญ่หรือกังหันแรงดันต่ำได้อย่างมาก
• ใบพัดแบบไม่มีปลอกหุ้ม ( Propfan ) ในปัจจุบันนิยมกำจัดปลอกหุ้มใบพัดออกให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อลด แรงเหวี่ยง หนีศูนย์กลางที่กระทำต่อใบพัดและลดความต้องการในการระบายความร้อน
• กังหันเทสลาหรือกังหันไร้ใบพัด ใช้หลักการของผลกระทบจากชั้นขอบเขต (boundary layer effect) แทนที่จะใช้ของเหลวพุ่งชนใบพัดเหมือนในกังหันแบบดั้งเดิม
• กังหันน้ำ :
  • กังหันน้ำเพลตัน (Pelton wheel)เป็นกังหันน้ำแบบแรงกระตุ้นชนิดหนึ่ง
  • กังหันฟรานซิสเป็นกังหันน้ำชนิดหนึ่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย
  • กังหันคาปลัน (Kaplan turbine ) เป็นรูปแบบหนึ่งของกังหันฟรานซิส (Francis Turbine)
  • กังหันเทอร์โก (Turgo turbine)เป็นรูปแบบดัดแปลงของกังหันเพลตัน (Pelton wheel)
  • กังหันน้ำไทสัน เป็นกังหันน้ำรูปทรงกรวยที่มีใบพัดเป็นเกลียว โดยใบพัดจะค่อยๆ งอกออกมาจากส่วนยอดของกรวย และขนาดรัศมีจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น ในขณะที่มุมเกลียวจะค่อยๆ ลดลงเมื่อหมุนวนลงไปยังฐานของกรวย
  • กังหันแบบไหลข้ามหรือที่รู้จักกันในชื่อ กังหัน Banki-Michell หรือ กังหัน Ossberger
• กังหันลมโดยปกติแล้วจะทำงานเป็นแบบขั้นตอนเดียว โดยไม่มีหัวฉีดและใบพัดนำทางระหว่างขั้นตอน ยกเว้นกังหัน ลม Éolienne Bolléeซึ่งมีทั้งสเตเตอร์และโรเตอร์
• กังหันไอน้ำแบบผสมความเร็ว "เคอร์ติส" เคอร์ติสเป็นการผสมผสานระหว่างกังหันเดอ ลาวาลและกังหันพาร์สันส์ โดยใช้หัวฉีดคงที่ชุดหนึ่งในขั้นแรกหรือสเตเตอร์ จากนั้นจึงใช้ใบพัดคงที่และใบพัดหมุนหลายแถว เหมือนกับในแบบพาร์สันส์หรือเดอ ลาวาล โดยทั่วไปจะมีมากถึงสิบขั้น เมื่อเทียบกับมากถึงหนึ่งร้อยขั้นในแบบพาร์สันส์ ประสิทธิภาพโดยรวมของแบบเคอร์ติสจะน้อยกว่าแบบพาร์สันส์หรือเดอ ลาวาล แต่สามารถทำงานได้อย่างน่าพอใจในช่วงความเร็วที่กว้างกว่ามาก รวมถึงการทำงานที่ประสบความสำเร็จที่ความเร็วต่ำและความดันต่ำ ซึ่งทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในโรงไฟฟ้าของเรือ ในการจัดเรียงแบบเคอร์ติส การสูญเสียความร้อนทั้งหมดในไอน้ำเกิดขึ้นในแถวหัวฉีดแรก และทั้งแถวใบพัดเคลื่อนที่และแถวใบพัดคงที่ในขั้นตอนถัดไปจะทำหน้าที่เพียงแค่เปลี่ยนทิศทางของไอน้ำเท่านั้น การใช้ส่วนประกอบเล็กๆ ของระบบเคอร์ติส ซึ่งโดยทั่วไปประกอบด้วยส่วนหัวฉีดหนึ่งส่วนและใบพัดเคลื่อนที่สองหรือสามแถว มักเรียกว่า "วงล้อเคอร์ติส" และในรูปแบบนี้ ระบบเคอร์ติสได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลายในทะเลในฐานะ "ขั้นตอนควบคุม" บนกังหันแบบปฏิกิริยาและแบบแรงกระตุ้น รวมถึงชุดกังหันหลายประเภท การปฏิบัติเช่นนี้ยังคงเป็นเรื่องปกติในโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำทางทะเลในปัจจุบัน
• กังหันไอน้ำแบบหลายขั้นตอน ชนิดแรงดันผสมหรือ "ราโต" (Rateau) ตั้งชื่อตามออกุสต์ ราโต ผู้ประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศส กังหันราโตใช้ใบพัดแบบแรงกระตุ้นอย่างง่ายที่คั่นด้วยแผ่นไดอะแฟรม แผ่นไดอะแฟรมนี้โดยพื้นฐานแล้วเป็นผนังกั้นในกังหันที่มีอุโมงค์เจาะเป็นชุดๆ มีรูปทรงคล้ายกรวย โดยด้านกว้างหันเข้าหาขั้นตอนก่อนหน้าและด้านแคบหันเข้าหาขั้นตอนถัดไป อุโมงค์เหล่านี้ยังทำมุมเพื่อนำไอน้ำพุ่งไปยังใบพัดแบบแรงกระตุ้นด้วย
• กังหันไอน้ำปรอทใช้ปรอทเป็นสารทำงานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล แม้ว่าจะมีโรงไฟฟ้าบางแห่งที่สร้างขึ้นโดยใช้กังหันไอน้ำปรอทร่วมกับกังหันไอน้ำแบบดั้งเดิม แต่ความเป็นพิษของโลหะปรอทก็ปรากฏชัดในเวลาไม่นาน
• กังหันน้ำแบบสกรูเป็นกังหันน้ำที่ใช้หลักการของสกรูอาร์คิมีดีสในการแปลงพลังงานศักยภาพของน้ำในระดับต้นน้ำให้เป็นพลังงานจลน์

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเทอร์โบผลิต กระแสไฟฟ้าได้เป็นจำนวนมาก ซึ่ง คิดเป็นสัดส่วนใหญ่ของ พลังงานไฟฟ้าทั่วโลก

กังหันถูกนำไปใช้ใน เครื่องยนต์ กังหันก๊าซทั้งบนบก ในทะเล และในอากาศ

เทอร์โบชาร์จเจอร์ใช้ในเครื่องยนต์ลูกสูบ

กังหันก๊าซมีกำลังความหนาแน่นสูงมาก (กล่าวคือ อัตราส่วนของกำลังต่อมวล หรือกำลังต่อปริมาตร) เนื่องจากทำงานด้วยความเร็วสูงมากเครื่องยนต์หลักของกระสวยอวกาศใช้เทอร์โบปั๊ม (เครื่องจักรที่ประกอบด้วยปั๊มที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์กังหัน) เพื่อป้อนเชื้อเพลิง (ออกซิเจนเหลวและไฮโดรเจนเหลว) เข้าสู่ห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ เทอร์โบปั๊มไฮโดรเจนเหลวมีขนาดใหญ่กว่าเครื่องยนต์รถยนต์เล็กน้อย (หนักประมาณ 700  ปอนด์) โดยกังหันสามารถผลิตกำลังได้เกือบ 70,000 แรงม้า (52.2 เมกะวัตต์ )

เทอร์โบเอ็กซ์แพนเดอร์ใช้สำหรับระบบทำความเย็นในกระบวนการทางอุตสาหกรรม

• เครื่องปรับสมดุล
• ทฤษฎีบทของเฮล์มโฮลทซ์
• โรเตอร์ไดนามิกส์
• ล้อเซกเนอร์
• เทอร์โบแฟน
• เทอร์โบพร็อป
• เพลาเทอร์โบ
• ระบบขับเคลื่อนกังหันไฟฟ้า

• เลย์ตัน, เอ็ดวิน ที. "จากหลักการคร่าวๆ สู่การวิศวกรรมเชิงวิทยาศาสตร์: เจมส์ บี. ฟรานซิส และการประดิษฐ์กังหันฟรานซิส" ชุดเอกสารทางวิชาการของ NLA สโตนีบรูก นิวยอร์ก: มูลนิธิวิจัยแห่งมหาวิทยาลัยแห่งรัฐนิวยอร์ก, 1992

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับกังหัน (ส่วนประกอบของเครื่องจักรเทอร์โบ )

• กังหัน