逆循环变温热源的工作原理和优越性

在制冷循环的实际运行中，高温热源（冷却介质）和低温热源（被冷却介质）的温度通常是在不断变化的。例如，经过冷凝器的冷却介质温度是逐步升高的，而经过蒸发器的被冷却介质温度是逐步降低的，见图1-10。由于制冷剂在冷凝器和蒸发器中保持等温冷凝和等温蒸发，这样就增大了制冷剂与介质之间的传热温差，使循环的不可逆性增加，制冷系数下降。

为了减少传热温差所引起的能量损失，制冷剂与介质之间必须保持最小的传热温差，并且所有各点均保持定值。通常情况下，冷却与被冷却介质在冷凝器和蒸发器的进出口温度固定不变，因此，要使制冷剂与介质流保持等温差的唯一办法，是变更制冷剂在冷凝器和蒸发器中的温度，即制冷剂的冷凝与蒸发过程是在一定的温度范围内变温进行的。由图1-11可知，若冷却介质温度由a点升至b点、制冷剂的冷凝温度由点2变至点3′；被冷却介质温度由c点降至d点、蒸发温度由点4变至点1′时，变温逆循环过程为1′23′41′（等温逆循环为12341）。显然，由于降低了制冷剂与介质之间的传热温差，节省了循环耗功量Δw₁和Δw₂，而且增加了制冷量Δq₀（相当于Δw₂），从而提高了制冷系数。

图1-10 等温热源的逆循环

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图1-11 变温热源的逆循环

应该指出，任何单一物质在等压下冷凝或蒸发时，均为恒定温度，要实现变温冷凝和蒸发，必须使用非共沸混合制冷剂。因为非共沸混合制冷剂不存在共沸点，在等压下冷凝或蒸发时，气液两相的组合成分不同，而且随温度不断变化。

利用非共沸混合制冷剂进行的变温热源逆向循环，具有明显的经济价值，目前在寻求合适的非共沸混合制冷剂及其在实际应用等方面，正处于研制和开发阶段。