Este ciclo é geralmente adotado principalmente em usinas termelétricas para a produção de energia elétrica e utiliza água como fluido motor, seja na forma líquida ou na forma de vapor ou gás, com a chamada turbina a vapor. Para este uso, a água é desmineralizada e desgaseificada adequadamente.
Por outro lado, cai rapidamente em desuso no campo da tração ferroviária e da propulsão marítima, suplantado pelo motor diesel e pelo motor elétrico. Em vez disso, ainda é indispensável para equipamentos de motores nucleares (usinas de energia, submarinos e porta-aviões).
Ciclo de Rankine aberto, isto é, com a descarga de vapor na atmosfera (como era o caso das locomotivas a vapor antigas, que tinham de transportar, além do carvão, também água).
Ciclo de Rankine fechado, como no caso de usinas termelétricas, incluindo usinas de ciclo combinado. É possível explorar o calor residual da condensação de vapor (cogeração), mesmo transportando-o através de uma rede de aquecimento urbano.
Existem quatro processos termodinâmicos no ciclo Rankine. Os estados são identificados por números (em marrom) no diagrama T - S (temperatura - entropia).
Processo 1–2: o fluido de trabalho é bombeado de baixa para alta pressão. Como o fluido é um líquido nesse estágio, a bomba requer pouca energia de entrada.
Processo 2–3: O líquido de alta pressão entra em uma caldeira, onde é aquecido a pressão constante por um processo isobárico por uma fonte de calor externa para se tornar um vapor seco saturado. A energia de entrada necessária pode ser facilmente calculada graficamente, usando um gráfico entalpia-entropia (gráfico hs ou diagrama Mollier), ou numericamente, usando tabelas de vapor.
Em outras palavras, o processo 2-3 é a adição de calor a pressão constante na caldeira, um processo isobárico.
Processo 3–4: O vapor seco saturado expande-se através de uma turbina a vapor, gerando energia. Do ponto de vista termodinâmico, isso reduz a temperatura e a pressão do vapor e pode ocorrer alguma condensação. A saída neste processo pode ser facilmente calculada usando o gráfico ou tabelas indicadas acima.