ランキンサイクル
上式より求まる熱効率に対する復水器圧力、タービン入口蒸気圧力・温度の影響を図 3、4 に示す。
図 3. 熱効率に対する復水器圧力の影響
図 4. 熱効率に対する蒸気条件の影響
これより、熱効率を向上させるには、
復水器圧力(温度)を低くすること、
タービン入口の蒸気条件を高温高圧化すること
が必要となる。
前者のためには、深層取水等によりできる限り低温の冷却水を用い、また、冷却水流速、伝熱管材料、不凝縮ガス除去等の復水器の伝熱性能向上策が取られる。
後者の高温高圧化は熱効率改善に有効であるが、蒸気条件を単に高温高圧化するだけでは次のような問題が生じる。
最高温度(500 - 600 °C)が抑えられると、図 5 に示すように、高圧化によりタービン出口のかわき度が低下する。かわき度低下は、タービンの湿り損失増加やタービン翼のエロージョンの原因となるため、これを避ける必要がある。次項の再熱サイクルが1つの解決策となる。
熱力学第2法則によれば、周囲温度を T 0 {\displaystyle T_{0}} とするとき、温度 T {\displaystyle T} の熱源から得た熱量 Δ q {\displaystyle \Delta q} のうち有効な仕事に変換できる部分は Δ q ( 1 − T 0 / T ) {\displaystyle \Delta q(1-T_{0}/T)} だけである。最終的な蒸気圧力・温度を高くしても、図 2 の低温の水を加熱する部分は無くならないため、熱効率の向上が次第に鈍化する。後述の再生サイクルとすることにより、これを改善することができる。