渦輪式蒸汽機，其原理是高壓蒸汽噴在渦輪葉片上，帶動渦輪轉動，跟水車的原理差不多，其結構簡單緊湊，零件少，效率比往復式蒸汽機高的多.

最早的熱機原理是中國的走馬燈，走馬燈也是渦輪機的萌芽。最初的熱機是火藥內燃機，由荷蘭物理學家惠更斯在1680年提出，這種發動機就是利用火藥的爆燃來推動活塞做功的，但是，這種機械只停留在理論上，並沒有搞出來。值得華人（學機械的）注意的是：往復式活塞內燃機的主要機構都是中國最先發明的！比如：缸體---中國最先製造的大炮於1332年鑄成，往復活塞、曲柄連桿機構、飛輪等都是中國首創。

火藥內燃機雖然沒有搞成功，但是為未來的蒸汽機產生了巨大的促進作用。

1690年，惠更斯的助手佩本設計出了用蒸汽做功的活塞式發動機，這個發動機尚不能用於實際生產，作為工業動力源。

1698年，英國的軍事工程師薩弗裡發明了一個使用蒸汽為礦井抽水的機器，它可以抽出地下10米深的水。這臺機器實際上就是第一臺用於工業生產的蒸汽機。

1711年，紐可門（英國）製造出更好的抽水蒸汽機，其效能有了較大的突破。從1772年起，幾乎全英國的礦井都使用這種蒸汽抽水機。

1768年，英國技工瓦特發明了熱效率更高的近代蒸汽機，因此被人們譽為“蒸汽機的發明人”。

總的來說，蒸汽機是產生於18世紀的英國。但是，蒸汽機存在著體積龐大，熱效率不高的缺陷。

由於19世紀中葉卡諾（法華人）、邁爾（德國）、格羅夫（英國）、焦耳（英國）、克勞修斯（德國）、湯姆生（英國）等人提出並完善了熱力學，同時用鋼鐵製造的精密機械已經開始出現，從而解決了製造精密圓柱體和螺絲等零件的問題，使得內燃機的研製程序大大加快。

1860年，法華人雷諾製造出第一臺可以實用的內燃機。這是一臺二衝程、無壓縮、電點火的煤氣機。

1862年，法國工程師德羅沙提出等容燃燒的四衝程迴圈原理，加上這個時候轉爐、平爐鍊鋼法已經相繼出現，為內燃機制造提供了可靠的原材料----低碳素鋼。

1872年，德國鐘錶匠雷特曼製成了第一臺四衝程煤氣內燃機。

1876年，德華人奧托研製成功一臺熱效率達到14%的往復式活塞四衝程內燃機，此後，奧托又把內燃機的熱效率提高的20%以上，這種內燃機，就是現在的汽油發動機的雛形。奧托也被稱為“四衝程內燃機發明人”。

1881年，工程師克拉克研製成兩個汽缸的內燃機。此後不久，汽油機正式出現了。

1897年，完全依靠壓縮著火的柴油機出現了，它比汽油機機構跟簡單，燃料更便宜。柴油機熱效率達到26%，它的發明人是德華人狄賽爾。因此，現代汽油發動機也稱為奧托發動機，柴油機稱為狄賽爾發動機。

狄賽爾的發動機並不完善，還不能方便地利用到工業生產中，直到20世紀20年代發明燃油噴射系統後，柴油機才開始廣泛地運用到各種動力機械中！本書的設定在這裡需要書友們注意。根據對燃油噴射裝置的技術要求分析，燃油噴射泵完全可以在1902年製造出來，只是當時沒有人發明這個簡單的裝置而已。也就是因為這樣，造成了大型的戰艦很少配置柴油動力的現象。實際上當時的柴油機在加上燃油泵和渦輪增壓裝置以後，完全可以替代蒸汽機和汽輪機，而且採用彈性安裝法以後，裝備柴油機的戰艦不會出現主機過載和主軸過熱的通病。柴油機的優點是省油（航程大），啟動迅速（蒸汽機和汽輪機需要預先提升蒸汽壓力），缺點是機構相比之下複雜了一些（不計算汽輪機鍋爐部分的情況下），但是用現代（1950年）裝備柴油機和汽輪機的艦船比較，裝備柴油機的艦船維護費用比汽輪機艦船少14%左右。其次，柴油機在沒有強化的條件下（增加噴射壓力是最簡單的強化手段），單臺推力比汽輪機要小，加速沒有汽輪機快。

1903年，柴油機用於輪船，1908年，柴油機成為潛艇主動力，1912年，柴油機驅動的遠洋巨輪建造成功。

20世紀初，往復活塞式的蒸汽機在船舶上逐漸被渦輪式的蒸汽輪機（汽輪機）取代，蒸汽輪機比活塞式蒸汽機熱效率更高（35%），單位體積能提供的推力更大，因此汽輪機到60年代一直成為大型船舶的主要動力。同時代的柴油機因為強化程度低而主要用於中、小型船舶。汽輪機首先由法國的拉瓦爾於1889年發明，到20世紀初，汽輪機已經能夠輸出6500馬力，相當於4800千瓦。而實際上，當汽輪機鍋爐燃料採用煤炭、燃油混合動力，最佳化飛輪和傳動結構後，後來的汽輪機輸出功率成倍提升。

瓦特蒸汽機，英國發明家瓦特（James Watt，1736—1819）研製成功的高效率蒸汽機。瓦特1769年改進了紐科門蒸汽機，使其效率大為提高，商業應用變得可行。1782年，瓦特又製成復動式蒸汽機，並在棉紡織業中得到應用。瓦特蒸汽機解放了更多人力，極大地提高了生產效率，被公認為是英國工業革命最重要的發明。

蒸汽機有很多種，但是目前來看，最有效率的蒸汽機是蒸汽輪機，它的全稱叫蒸汽渦輪發動機（Steam turbine）是一種擷取（將水加熱後形成的）水蒸汽之動能轉換為渦輪轉動的動能的機械。

相較於原由詹姆斯·瓦特發明的單級往復式蒸汽機，渦輪蒸汽機大幅改善了熱效率，更接近熱力學中理想的可逆過程，並能提供更大的功率，至今它幾乎完全取代了往復式蒸汽機。渦輪蒸汽機特別適用於火力發電和核能發電，世界上大約80%的電是利用渦輪蒸汽機所產生。老式船艦中也有不少使用，但是在現代化船艦中已經被燃氣渦輪引擎全面取代，只有少數特例如現代級還使用蒸汽渦輪。蒸汽輪機，簡單的說就是個風車，發明人已不可考，但它的原理是：燃氣－蒸汽輪機聯合迴圈，即把燃氣輪機和蒸氣輪機這兩種按不同熱力迴圈工作的熱機聯合在一起的裝置，有時也簡稱為聯合迴圈。

單單隻說熱效率，柴油機最高達45%，燃氣輪機次之可達42%，蒸汽輪機最低將近40%。當然這隻的是單機。如果算上聯合迴圈或者冷熱電三聯供的機組，那麼除了發電外還有供熱等，就不太好比較了，供熱機組的熱利用率可達90%以上