为什么使用蒸汽旋转涡轮机效率更高？

例如，我有一个排气管，燃烧的生物燃料燃烧时产生的热空气非常热，我在排气管的末端装有一个涡轮，该涡轮旋转并发电。

为什么利用热量将水烧开，然后利用产生的蒸汽旋转涡轮机，效率更高？就像为什么在燃烧相同数量的生物燃料时不使用蒸汽而不是使用蒸汽使涡轮旋转产生更多的电力？

主要原因是涡轮需要压降才能从工作流体中提取能量。涡轮机中观察到的温度下降是流体膨胀的结果。涡轮机没有办法直接从流体中提取热能。

流体完成的总功通常表示为焓的变化，即内部能量（热量）与膨胀功（压降）之和：。如果燃烧室的排气压力不高于环境压力，那么涡轮机上的压降就不会太大，因此气体将不会做太多的工作。气体将以相对较高的温度离开涡轮机，这表明它仍有大量未被涡轮机提取的能量。$\Delta H = \Delta U + \Delta (PV)$

捕获这种浪费的能量的解决方案是取一部分热能，然后通过沸水将其转化为压力能-现在，您拥有高压工作流体，对于驱动涡轮更有用。现在，涡轮机能够以压力的形式提取更多的原始热能，因此效率更高。

加热水制成蒸汽不一定更有效，但是实用得多。例如，您所描述的是内燃机的工作原理，因此这是一个有效的概念。但是，他们会突然这样做，并使用液体和经过精心设计的燃料，这使得实施更加实用。

在您描述的连续系统中，燃料在高压下燃烧。考虑在密封该压力的同时向系统中添加更多燃料的机械难度。您还必须以某种方式清除未燃烧的废物。

虽然基本物理学并不能阻止您的描述，但实际工程却可以。在环境压力下燃烧燃料，并利用热量在专门设计的压力容器内使压力升高更为简单。换句话说，通过压力密封获得热量要比形状和尺寸有些不可预测的固体容易得多。

您几乎在描述一台燃气涡轮发动机。它们被用来产生电力，也为飞机提供动力。但是，在燃气轮机中，燃烧器的输出处于高压下，并且用于使涡轮机转动。并且，这是不同于蒸汽循环的燃烧循环。

您正在将内燃发动机与外燃发动机进行比较。两者都有好处和权衡。实际效率受到基本发动机设计和结构材料的限制。您正在描述一种燃气轮机排气驱动的涡轮机，该涡轮机具有高的功率重量比，这对飞机来说是好的，但维护很密集。在锅炉中进行外部燃烧以为蒸汽发电厂供能更为可靠，但需要重型机器，这对于基本负载的发电厂来说是很好的选择–在这种情况下，您需要可靠性以及通过燃烧更多燃料来扩大发电规模的简便能力。基本负荷发生变化。

需要使用热量产生压力的两相化学反应。

仅带空气的高压锅所产生的压力要比一升水小得多。

水实际上是在冷状态下存储的潜在压力。

实际上，超临界流体比蒸汽更有效，但需要更高的压力容器和大量的冰二氧化碳。和其他外来物质。