Современная стационарная теплоэнергетика базируется на паровых теплосиловых установках. Продукты сгорания – это промежуточный теплоноситель, а рабочим телом служит водяной пар. На рисунке 31 показана схема паросиловой установки, работающей по циклу Ренкина. На рисунках 32 и 33 показан цикл Ренкина в ;  и  - диаграммах.

Теплота  от горячего источника (паровой котел ПК) подводится при  в процессах 4-5 (подогрев воды до температуры кипения), 5-6 (парообразование) и 6-1 (перегрев пара). Пар поступает в турбину Т и расширяется там по адиабате 1-2 до давления , совершая техническую работу . Она передается на электрический генератор ЭГ или другую машину, которую вращает турбина. Отработавший в турбине пар поступает в конденсатор К, где конденсируется при давлении по линии 2-3, отдавая теплоту конденсации  холодному источнику (охлаждающей воде). Конденсат забирается насосом Н и подается снова в котел (адиабата 3-4).

Термический КПД цикла определяется по уравнению (1.99):

                                             ,                                   (1.99)

где  - теплота, подведенная к 1 кг рабочего тела в изобарном процессе и равная разности энтальпий в конечной и начальной точках процесса;

 - теплота, отведенная в конденсаторе по изобаре 2-3.

Термический КПД цикла будет записан:

                               ,                   (1.140)

Не учитывая ничтожного повышения температуры при адиабатном сжатии воды в насосе, то  и

                      ,               (1.141)

где  - энтальпия кипящей воды при давлении .

Из формулы (1.141) видно, что КПД идеального цикла Ренкина определяется тремя начальными параметрами цикла: давлением  и температурой  пара перед турбиной и давлением  за турбиной, т.е. в конденсаторе.

Перегрев пара увеличивает среднюю температуру подвода теплоты в цикле, не меняя температуру отвода теплоты. Поэтому термический КПД паросиловой установки возрастает с увеличением температуры пара перед двигателем (турбиной).

С увеличением давления пара перед турбиной  при постоянных  и  полезная работа цикла возрастает, т.е. > >  (рисунок 34). В то же время количество подведенной за цикл теплоты  несколько уменьшается за счет уменьшения энтальпии перегретого пара . Поэтому, чем выше давление , тем больше КПД идеального цикла Ренкина. На рисунке 34 видно, что большему давлению перед турбиной соответствует более высокая влажность выходящего из неё пара. При  из турбины выходит перегретый пар; при  он получается слегка влажным, а при его степень сухости  значительно меньше единицы, что увеличивает потери от трения в проточной части турбины. Поэтому одновременно с повышением давления пара за паровым котлом необходимо повышать и температуру его перегрева, чтобы поддерживать влажность выходящего из турбины пара в заданных пределах. С этой целью частично расширившийся в турбине пар возвращают в котёл для промежуточного перегрева (уже при меньшем давлении). Это повышает термический КПД цикла.

При уменьшении давления  пара за турбиной уменьшается средняя температура  отвода теплоты в цикле, а средняя температура подвода теплоты меняется мало. Поэтому чем меньше давление пара за турбиной, тем выше КПД паросиловой установки.

Основы теории теплообмена