介绍了二氧化碳的热物理特性，理论分析了二氧化碳跨临界循环。在讨论基本理论循环的基础上，研究了带回热器的循环、带膨胀机的循环、既带回热器又带膨胀机的循环。同时，比较了各种循环的性能系数，发现在各种循环中都存在一个最佳的排气压力使得系统的性能系数达到最大值，并且带膨胀机的循环是性能系数最优的循环。

理论分析并模拟验证了二氧化碳跨临界循环存在最优压力这一结论。通过循环模拟，得到选定工况下对应不同蒸发温度和气冷器出口温度的最优压力值，将其模拟值与现有关联式计算所得最优压力值进行对比，并对其所得误差进行分析，旨在找到准确度较高的最优压力关联式，从而为二氧化碳跨临界循环最优压力控制优化提供参考。

为了研究跨临界CO2热泵热水器制冷剂充注量对制热系数的影响,通过调节变频压缩机频率与电子膨胀阀脉冲,在制热量与压缩机入口过热度一定的条件下,对制热系数、压缩比、吸气和排气压力等与制冷剂充注量的关系进行了实验研究.结果表明：随着制冷剂充注量的增加,压缩机的排气压力上升,气体冷却器出口制冷剂的温度下降;随着蒸发器中热源水入口温度的上升,吸气压力上升,压缩比和排气温度下降;最大制热系数随热源水入口温度的上升而增大.当热源水入口温度为15℃且压缩机入口过热度为5℃时,系统的最大制热系数为3.25,最佳制冷剂充注量为1.7 kg.

将天然工质N₂O用于跨临界循环,建立了相应的理论模型,比较了CO₂和N₂O用于跨临界两级压缩膨胀制冷循环的性能。结果表明N₂O用于跨临界两级蒸气压缩膨胀制冷循环中的综合性能要优于CO₂。在所选定的工况范围内,N₂O系统的C_cop值(性能系数)比CO₂最多提高9.6%,当气冷器出口温度越低、蒸发温度越高时,N₂O系统的Ccop值增加越明显;N₂O系统的最优高压压力远低于CO₂,在气体冷却器出口温度为40°C时,最优高压侧排气压力最多降低了16.2%;N₂O系统在排气温度、单位质量制冷量方面也较CO₂具有优势。最后提出通过降低气体冷却器出口温度来提高跨临界带膨胀机制冷循环性能和降低最优高压侧排气压力的观点。

针对滑片膨胀机工作过程中高压进口流体在经过吸气孔口时对滑片冲击而造成滑片被压入槽底且无法与气缸内壁正常接触的问题,提出了一种滑片槽底引压结构.该结构将高压流体引入滑片槽底容积腔内,通过引入槽底的高压气体力来削弱进气冲击影响,保证滑片与气缸内壁良好接触.通过理论计算,得出了槽底引压结构的最优结构参数;通过比较无引压和有引压结构的膨胀机在相同工况下的实验结果,得出了引压结构对膨胀机工作过程中动力过程和热力过程的影响机理.研究结果表明：利用槽底引压结构,膨胀机能够在跨临界CO2制冷系统中稳定运行;滑片与气缸内壁贴合情况大幅改善,膨胀机性能大幅提高,输出功率最高达到了682 W,绝热效率最高值从无引压时的23.7%增长到有引压时的49.8%.

摘要：针对跨临界CO2带膨胀机和带喷射器逆循环的差异，从循环工作原理、CO2超临界流体降压过程及循环性能三方面进行对比分析。利用蒸发波理论分析了CO2超临界流体降压过程，结果表明这两个降压过程均是由亚稳态经历蒸发波后发生气液两相流的，其过程均受蒸发波影响。当其他条件相同，气体冷却器出口温度为35℃时，带膨胀机仇为0．7循环的EER最大值比带喷射器肛为0．7循环的EER最大值高24％，而在蒸发温度为5℃时，前者的EER最大值比后者的EER最大值高33％。在比较工况下，跨临界CO2带膨胀机循环在膨胀机绝热效率为30％-70％时的效率普遍高于带喷射器循环在喷射系数为0．3～0．7时的效率。

通过对自然工质CO2的研究发现,超临界流体具有应用范围广、实用性强的特点,作为超临界流体技术应用研究的一个方面,空调制冷系统超(跨)临界循环是一个通用循环,该循环与传统的亚临界循环相比具有不同的特性,如用于热泵供暖、供应热水时,换热效率较高,COP有极大值等.从研究CO2跨临界循环中发现,许多特性并非CO2所固有,而具有一定的通用性.

介绍了一种新型商用跨临界CO2循环压缩机，并对此压缩机的关键部件，如壳体和连杆的设计及其应力分布进行分析，同时对压缩机内的油路进行设计，保证压缩机内油压平衡。在自行设计的跨临界CO2压缩机性能测试试验台对跨临界CO2压缩机及其热泵系统进行了系列实验研究，根据实验数据拟合出压缩机的等熵效率和容积效率公式。研究结果表明，在吸气压力为4.0MPa，气冷器排气温度为25℃工况时，压缩机制热量在58-65kW之间，制冷量在49-52kW之间。跨临界CO2热泵系统在按照“一次加热”方式进行实验时，名义工况下出水温度分别为55℃和85℃时，热泵系统制热系数COPh分别为3.46和2.82。系统性能系数随着气体冷却器出水温度的升高而降低，但却随着蒸发器进水温度的升高而升高。冷却水进水温度越高，热泵系统效率越低，因此热泵热水器系统更适于“一...

通过对自然工质CO2的研究发现,超临界流体具有应用范围广、实用性强的特点,作为超临界流体技术应用研究的一个方面,空调制冷系统超(跨)临界循环是一个通用循环,该循环与传统的亚临界循环相比具有不同的特性,如用于热泵供暖、供应热水时,换热效率较高,COP有极大值等.从研究CO2跨临界循环中发现,许多特性并非CO2所固有,而具有一定的通用性.

在自行研制的跨临界CO2热泵热水器实验台上,通过调节系统中阀门开度控制喷射器的进出口压力和温度,研究喷射器的流量、喷射系数、压缩比和效率的变化规律。实验结果表明:同时增大工作流体压力和引射流体压力可以提高喷射器的工作性能,减小工作流体压力或者增大引射流体压力可以提高喷射器的工作完善度。高效率喷射器的研制是优化跨临界CO2热泵系统的关键要素。