蒸汽轮机、燃气轮机、内燃机有什么区别？

蒸汽轮机、燃气轮机、内燃机都是发动机（产生动力的机械装置）的一种，最终目的都是为了产生动力（用于不同的需求），它们的区别主要在于运行原理、体积大小和应用场景的不同，其实没有孰优孰劣的说法。

一、运行原理的不同

发动机最基本的运行原理都是通过燃烧等方式，将化学能源（煤、油、气等）转换为机械动力，带动负载。因此，发动机按工作流程可以粗略的分成燃烧系统和动力系统两个部分。

如果燃烧系统和动力系统是分开的，即先燃烧化学能源，后通过介质推动产生动力，这种发动机可以称为“外燃机”；而相对的，燃烧时直接产生动力，这种发动机可以称为“内燃机”。

外燃机包括通常说的蒸汽轮机和燃气轮机，内燃机包括通常说的柴油发动机和汽油发动机。

外燃机一般做的是旋转运动，即通过介质推动涡轮叶片高速旋转（所以都带一个“轮”字）。

而内燃机一般做的是往复运动，即直接推动活塞（吸气→压缩→动力→排气）做往复运动。

老式的拖拉机、摩托车能清楚的听到发动机“哐、哐、哐、哐”或者“噔、噔、噔、噔”的声音，就是内燃机（柴油&汽油发动机）往复运动（来回撞击）的声音。

蒸汽轮机和燃气轮机（GasTurbine）主要区别就在于“汽”和“气”，就是推动涡轮叶片高速旋转的介质不同：蒸汽轮机的介质是高压蒸汽（水），燃气轮机的介质是压缩气体（气）。

蒸汽轮机首先燃烧化学能源，产生高温高压的蒸汽，锅炉蒸汽进入涡轮后，经过一系列喷嘴等系统最终喷到涡轮叶片上，使装有一排排叶片的涡轮转子高速旋转，从而产生动力。

而燃气轮机在燃烧化学能源后，是通过压缩机不断地从大气中吸进空气并进行压缩，压缩空气进入燃烧室，与注入的燃料混合燃烧，形成高温气体，进入燃气涡轮膨胀做功，推动涡轮叶片与压气机叶轮一起高速旋转，从而产生动力。注意，高温高压气体做功的单位能力显著提高，因此可以以较小体积的发动机产生较大的动力。

二、体积大小的不同

如果你明白了上述工作原理的不同，就可以轻易想到，同样是首先燃烧化学能源，蒸汽轮机是用于产生高温高压的蒸汽，而燃气轮机直接压缩空气。显然，蒸汽轮机体积更大，而燃气轮机启动更快。

与这两种外燃机不同，内燃机是汽缸内部的高压燃烧室燃烧爆发直接产生动力，所以内燃机先天是一种更小型的动力装置。

因此粗略地说，体积大小：蒸汽轮机＞燃气轮机＞内燃机。

三、应用场景的不同

体积大小的不同直接决定了它们应用场景的不同。

蒸汽轮机中的蒸汽流量是连续的、高速的，单位面积能通过的流量大，所以能发出很大的功率。也就是说，应用于更大规模的应用。而大功率蒸汽轮机采用较高的蒸汽压力和温度，因此热效率也更高，换句话说，单位成本也更低，综合来算更省钱。

因此，蒸汽轮机优先应用于规模很大、地点固定、连续运转、对成本很敏感的行业，最典型的就是火力发电。

蒸汽轮机也应用于功率要求很高（但对启动时间不敏感）的移动设施，比如航空母舰这种超级船舶。

燃气轮机直接输出旋转运动，单位功率又大，启动速度又快（不需要像蒸汽轮机一样先热身），所以应用于发动机要求很高的地方，代表性的是喷气式飞机和高性能舰船等。

而内燃机由于体积小、功率低，你肯定想到了，大部分都是应用于家庭等民用场景，最典型的就是各种汽车了。内燃机也广泛应用于各种应急场所，比如备用发电机等分布式能源系统。

所以不难想象，以航空发动机为代表的大型燃气轮机是21世纪动力设备的核心，是标志国家工业制造先进程度的关键技术。而超大型燃气轮机公认是最难制造的机械装备，代表了高、精、尖的方向。

同时，最大限度压榨成本的大型蒸汽轮机，例如超超临界火电机组，则成为国家大规模发展工业制造业的基础动力设备，代表了深、厚、实的根基。

而以轻、量、小主打的内燃机技术，则成为国家经济发展的活力之源，直接决定汽车工业等广泛涉及国计民生的制造行业竞争力。

因此，千万不要觉得孰优孰劣，对于我们这种大国来说，不是要哪一种，而是必须全有、必须全优。毕竟，我们只有一个竞争对手，就是“外国”。