汽輪機裝置的熱效率最高可達40%左右。提高汽輪機裝置熱效率的問題一直受到人們重視。熱效率的水平主要取決於理想循環熱效率（不考慮汽輪機損失）和汽輪機內效率。由熱力學第二定律已知，理想循環的熱效率決定於循環的平均吸熱溫度和平均放熱溫度。平均吸熱溫度越高,平均放熱溫度越低,則理想循環的熱效率越高。影響汽輪機裝置熱效率的主要因素有新蒸汽參數、排汽壓力、給水回熱和再熱循環。 ① 新蒸汽參數:在排汽壓力pK相同的情況下，不同的新蒸汽參數對理想循環熱效率ηt的影響不同（圖2）。當新蒸汽壓力p0不變時,提高新蒸汽溫度t0會使平均吸熱溫度增高,使理想循環熱效率提高；同時由於進汽比容增大和排汽濕度減少,汽輪機的內效率也有所提高。提高新蒸汽溫度受到耐熱鋼的性能和價格的限制，一般採用535～565℃。當新蒸汽溫度不變時，提高壓力也可提高理想循環熱效率,但是過分提高壓力反而會使理想循環熱效率降低;同時由於進汽比容減小和排汽濕度增大，汽輪機的內效率降低。壓力的提高還受汽輪機末級容許濕度(12～14%)的限制。在一定的蒸汽溫度下，通常有一個最佳的壓力，這時理想循環熱效率最高。 ② 排汽壓力（背壓）:在新蒸汽參數相同的情況下，降低汽輪機的背壓會使平均放熱溫度降低，理想循環熱效率提高（圖3）。降低背壓一方面受到自然條件（如冷卻水源和水溫）的限制，另一方面將使排汽比容增大，汽輪機末級葉片和凝汽器的尺寸相應增大，增加投資。因此，合理的背壓必須根據技術經濟比較加以選用。凝汽式電站汽輪機的排汽壓力,在冷卻水溫為20℃時常用0.005～0.006兆帕,在冷卻水溫為 27℃時常用0.007～0.008兆帕。 ③ 給水回熱:圖1中的給水加熱方法稱為給水回熱。在新蒸汽參數、背壓和功率不變的條件下，給水回熱會使進汽量增加而排汽量減少，因而能減少凝汽器冷卻水帶走的熱量損失（冷源損失），提高理想循環熱效率。給水回熱的經濟性主要決定於給水的最終溫度和回熱級數（圖4）。圖中橫坐標為給水溫升與最大可能溫升之比(給水溫升比)，縱坐標為理想循環採用回熱後熱耗的降低與最大可能降低值之比（熱耗降低相對值）。從圖中可以看出，對於給定的回熱級數，給水溫度有一最佳值。實際採用的給水溫度往往低於理論最佳值，因為提高給水溫度時鍋爐排煙溫度隨之提高，而鍋爐效率則降低。此外，隨著回熱級數增多,熱效率增加,其相對增益逐漸減小，加熱器設備投資和維護費用相應增加。因此，實際採用的給水溫度常為理論最佳值的0.65～0.75。常用的給水溫度、回熱級數和採用回熱後熱效率提高的相對值見表。 ④ 再熱循環:汽輪機的再熱循環可用以溫度T和熵S為坐標的T-S圖表示（圖5）。為了便於分析，圖中的汽輪機膨脹曲線用理想曲線表示。再熱循環可以看作是由基本循環1-2-3-4-5-1和再熱附加循環 1′-2′-2-h-1′組成的複合循環。適當地選擇再熱壓力和溫度可以使再熱附加循環的平均吸熱溫度T孡大於基本循環的平均吸熱溫度Tp。因此，附加循環比基本循環有更高的熱效率，因而可提高再熱循環的熱效率。此外，採用中間再熱能減小汽輪機低壓部分的濕度，提高汽輪機的內效率，並減少葉片受濕汽的侵蝕。一般採用一次再熱可使機組的熱效率相對提高5%，採用二次再熱還可再相對提高2%。但是採用再熱會增加設備造價，因此一般火電站只有 100兆瓦以上的汽輪機才採用再熱，而且大都只採用一次再熱。再熱溫度常取與新蒸汽溫度相同，再熱壓力為新蒸汽壓力的18～26%。對於大功率核電站飽和蒸汽輪機，經常用新蒸汽對高壓缸排汽進行再熱，以減少低壓缸蒸汽的溫度。 供熱式汽輪機在提供電或動力（用於驅動發電機或其他機械）的同時，也提供工業和生活用熱，將原來沒有利用的熱量加以利用，這對於節約能源很有意義。
