吴耀森

（广东省现代农业装备研究所，广东 广州 510630）

0 引言

热动力循环是正向循环，用于输出动力或电能等，制冷和热泵循环为逆向循环，一般是压缩输入动力大于气体膨胀功的动力输入循环[1]。正向循环利用高温高压过热气体降压膨胀做功，热功转化效率高，做功后的工质需进行低温液化；而逆向循环中，可能性最高的做功方式为液体低温等压汽化，做功后的工质进行高压液化，热功转化效率远低于正向循环，但以空气为汽化热源时，热量丰富，取之不尽。

本文分析逆向循环中，低压汽化工质的等压膨胀功与绝热压缩消耗动力的关系，并进行过程模拟，结果表明，蒸发温度与冷凝温度的相变温差在一定幅度时，等压膨胀功大于压缩消耗动力，当相变温差足够大，满足高压液化的条件，逆向循环存在作为动力输出循环的可能性。根据模拟结果，本文构想在一个工质逆向循环（传统制冷循环）中，增加两个主要技术环节使低压汽化的制冷剂对外做功：一是在传统制冷系统的蒸发器与压缩机之间增加回气做功环节；二是工质等压做功，做功背压与大气压相近或真空，满足做功量近似最大化。

1 工质汽化做功的热力过程分析

图1a，1b 和1c 分别为a、b 和c 时刻的工质与装置状态。a 时刻，在气缸内有1 kg 的液体工质；过程a-b，工质等温吸热汽化，推动活塞往右行，活塞背压为绝对真空；在b 时刻，工质刚好汽化完毕，把膨胀功全部转化为飞轮的动能；过程b-c，活塞快速返程，对气体工质进行绝热压缩；……