Почему паровозы так сильно дымят: дело не в конструкции 

Состоит дым из трёх основных частей: сажа и другие твёрдые частицы, выхлопные газы и пар. Выхлопные газы мы не видим, а цвет и «густоту» этому столбу придают два других компонента. Вот откуда они берутся.

На многих моделях паровозов часть отработанного пара от паровой машины направляется в дымоход. Он присоединяется к идущим из топки газам. Давление увеличивается, а значит, по закону Бернулли растёт скорость потока газов. При этом увеличивается подсос кислорода в топку и топливо горит жарче. Далее пар выходит из трубы в такт движению паровой машины, создавая характерное «чух-чух» и увеличивая плотность дыма.

Образование сажи вызвано сочетанием двух причин.

Большинство паровозов работали на угле, дровах или, в последние годы паровой эры, на мазуте. Все эти виды топлива имеют общую особенность: кроме углеводородов, они содержат огромные дозы примесей, которые сгорают плохо или не сгорают вовсе.

Чтобы понять, насколько это важно, взгляните на фотографии электростанций, работающих на газу, мазуте и угле. Выхлоп первых в тёплую погоду вообще незаметен, а вторые и третьи постоянно чадят серым дымом.

Эволюция паровозов протекала в 19-м и первой половине 20 века, когда уровень развития техники был намного ниже, чем сейчас. Любые двигатели той эпохи – паровые, ДВС, даже реактивные – отличались невысоким КПД и неполным сгоранием топлива.

Скорее всего, они были бы переведены на другое топливо – газовое или нефтяное, но наверняка лучше очищенное. Даже если бы паровозы работали на твёрдом топливе, его бы подавали в топку в виде пыли, чтобы обеспечить более эффективное сгорание.

Возможно, паровозы ещё вернутся, если человечество наконец овладеет управляемым термоядерным синтезом. И они наверняка будут бездымными.