p1膨胀到p2时可回收的最大有用功，为： 气体和液体都可通过节流阀实现膨胀，但这时可逆轴功被耗散为无效能 。当气体和液体分别在膨胀机和水轮机中膨胀时，可以回收部分有用功 。膨胀机和水轮机的输出轴功，可由等熵效率估算： WS=ηS(-ΔHS)也可用等温效率估算： 式中ηS和ηT分别为膨胀机或水轮机的等熵效率和等温效率 。
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热力学过程 （3）蒸汽动力循环，利用工作介质的循环变化将热能转化为机械能的过程 。最简单的蒸汽动力循环是兰金循环 。液态工作介质在锅炉吸热而蒸发成为过热蒸汽，再经透平膨胀成低压湿蒸汽，接着进入冷凝器冷凝成为饱和液体，最后经泵加压重又进入锅炉中,完成了一个循环 。製冷循环利用製冷工作介质的循环变化将热量由低温物体传给高温环境的过程 。製冷循环有空气压缩製冷循环、蒸气压缩製冷循环、蒸汽喷射製冷循环、吸收製冷循环等 。化工生产採用製冷循环的目的，是获得低温以发生预期的变化，或充分利用低温位热 。例如小型工厂中用吸收製冷装置回收利用低温位热，以节约电能 。热泵循环热泵循环的流程与蒸气压缩製冷循环相同，区别仅在于工作的温度範围不同：热泵循环的下限温度是环境温度，上限温度为供热温度；製冷循环的上限温度是环境温度,下限温度为製冷温度 。在化工生产中,通过热泵循环提高热的温位，热能可以循环使用或回收利用 。对于温度降低不大的过程，例如沸点上升不大的蒸发和组分沸点差很小的精馏，都可通过热泵循环以节约能耗 。