Algumas máquinas térmicas utilizadas para geração de energia elétrica operam segundo um ciclo termodinâmico. Isto significa que o fluido de trabalho sofre uma série de processos, mas retorna ao estado inicial. Este é o caso das centrais a vapor e diz-se que operam em ciclo fechado.

Em outras máquinas, o fluído de trabalho não passa por um ciclo termodinâmico, apesar de passar por um ciclo mecânico. Isto significa que o fluído de trabalho no final do processo apresenta uma combinação química diferente ou está em um estado termodinâmico diferente do original. Este é o caso dos motores de combustão interna e das turbinas a gás e diz-se que funcionam em ciclo aberto.

As máquinas térmicas também podem ser classificadas em: combustão interna e combustão externa.

Na máquina de combustão externa o fluído de trabalho é completamente separado do ar e do combustível. O calor da combustão é transferido para o fluído de trabalho através de trocadores de calor. O exemplo da máquina de combustão externa é a caldeira a vapor. O fluído de trabalho é a água e ele não entra em contato com os gases da combustão. 

Na máquina de combustão interna o fluído de trabalho é a mistura de gases formados pela combustão. As principais máquinas de combustão interna são os motores de combustão interna e as turbinas a gás.

A grande vantagem das máquinas de combustão interna é a ausência de trocadores de calor no fluído de trabalho. Isto simplifica o projeto e reduz as perdas inerentes aos processos de transferência de calor.

Do ponto de vista de geração de energia elétrica as seguintes máquinas térmicas são importantes:

• Turbinas a Vapor;

• Turbinas a Gás;

• Motores de Combustão Interna;

• Máquinas auxiliares;

  • Chiller de Absorção;

  • Caldeiras;

  • Trocadores de Calor.

As turbinas a vapor podem ser utilizadas em qualquer usina termelétrica, mas são largamente empregadas em termelétricas que utilizam combustíveis sólidos; carvão, urânio e biomassa.

As turbinas a gás podem ser utilizadas em usinas termelétricas que utilizam combustível gasoso ou combustível líquido leve.

Finalmente, os motores de combustão interna podem ser utilizados em termelétricas movidas a combustível líquido e gasoso.

A escolha da máquina térmica a ser utilizada é função dos aspectos econômicos e da disponibilidade de combustível.