Была у меня интересная книжка-учебник. Называлась она "Паровоз".
Поэтому - побуду КЭПом.
КПД паровоза - как у лампочки накаливания: 5%.
Если поднатужиться со всякими рекуперациями, то - 9%.
Если задрать температуру пара и, соответственно - его давление, то максимум, что можно выжать 12%.
Ага... И ездить на "бомбе", готовой вот-вот устроить "взрыв на макаронной фабрике".
У тепловоза, без особых извратов, сразу - 25%.
У турбовоза - 35%.
Вывод: применение паровоза может быть экономически оправданно только при наличии бросового халявного топлива.
Теоретический предел кпд любой тепловой машины считается до смешного просто, он равен: 100% * (Тнагр - Тхол)/Тнагр
Здесь Т - абсолютные температуры (в Кельвинах) нагревателя и холодильника. Вот и считайте для паровоза:
Температура перегретого пара на входе в цилиндры - около 400°С = 673 °К
Температура отработанного пара - должна быть достаточно большой, просто для того, чтобы сохранить давление, иначе поршень - нагрузку не потянет.
На практике, она - на сотню градусов меньше, чем на входе 300°С = 573 °К.
Тогда максимально достижимый кпд = 100%*(673-473)/673 = 15%.
Умножайте на кпд топки и кпд бойлера - получите те самые 5...7%.
Всякие "цилиндры двойного расширения" - добавят 2...3%.
Самый большой кпд нынче - у паровой турбины, около 40% (теоретический).
У газовой - до 60%.
yaplakal.com