蒸汽轮机、燃气轮机、柴油机都属于热机,热机的理论效率是卡诺循环决定的,效率跟工质的高温温度和低温温度决定,工质温度越高,效率越高,工质的环境温度越低,效率越高。在这三种热机当中,工质温度最高的是燃气轮机,工质温度最低是蒸汽轮机,环境温度大家都是差不多的,因此,效率最高的是燃气轮机,效率最低的是蒸汽轮机,柴油机居中。这三种热机各有优点,蒸汽轮机的功率可以做得很大,可以超过1000MW,它的优点就是技术非常成熟,安定性可以做得很好,机械寿命也很长,能适应于多种燃料,缺点就是效率不高。燃气轮机由于燃气是直接的工质,过程相对简单,因此功率密度可以做得很高,很适合做航空发动机,缺点是功率调整性能不好,造价昂贵。柴油机功率范围跨度非常大,能适应于多种用途,在三种发动机中使用最为广泛,效率很高,功率调整方便快捷,造价相对很便宜,缺点相对较少。
蒸汽涡轮发动机(Steam turbine)是一种撷取(将水加热后形成的)水蒸汽之动能转换为涡轮转动的动能的机械。相较于原由詹姆斯·瓦特发明的单级往复式蒸汽机,涡轮蒸汽机大幅改善了热效率,更接近热力学中理想的可逆过程,并能提供更大的功率,至今它几乎完全取代了往复式蒸汽机。涡轮蒸汽机特别适用于火力发电和核能发由于蒸汽轮机具有功率大的优点,因此在现代大型军舰上依然有广泛应用。例如大型航母,核潜艇均使用蒸汽轮机作为动力。燃气轮机由于功率不足,目前仅在中型军舰和小、中型航母上运用。对于要求高航速的大型舰船,蒸汽轮机或蒸汽轮机-分散电机-电机动力系统依然是唯一选择。电,世界上大约80%的电是利用涡轮蒸汽机所产生。 体积小、重量轻、启动快、安装快,用水少或不用水,能使用多种液体和气体燃料,在发电上多用于调峰。此外,燃气轮机在油气开采输送、交通、冶金、化工、舰船等领域也得到广泛应用。柴油机具有热效率高的显著优点,其应用范围越来越广。随着强化程度的提高,柴油机单位功率的重量也显著降低。为了节能,各国都在注重改善燃烧过程,研究燃用低质燃油和非石油制品燃料。此外,降低摩擦损失、广泛采用废气涡轮增压并提高增压度、进一步轻量化、高速化、低油耗、低噪声和低污染,都是柴油机的重要发展方向。