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.

对采用CO2和烷烃(R290、R600a、R600)组成的混合工质的自然复叠制冷系统应用于普冷领域进行了理论分析.研究了在CO 2作为低沸点工质时,高沸点工质和中沸点工质对系统压比和性能系数 COP 的影响,以及这些性能参数随系统中CO2摩尔含量的变化情况.

CO2被广泛的认为是一种环保制冷工质,但由于CO2制冷循环节流损失大,故常采用膨胀机代替节流阀,文中研究了,膨胀机和压缩机同轴联动布置的制冷循环,制冷过程中的各种工况参数对循环的影响,以及在制冷的过程中,对气体冷却器放出的热能的回收。得出,蒸发器温度和冷却器出口温度,通过影响EER、制冷量等对制冷形成影响。同时,由于进行热回收的制热过程往往受限于制冷,因此,可以调整制冷循环,使制冷循环既能满足制冷的要求,同时也能兼顾制热的要求。

在热力学第一、第二定律的基础上研究了跨临界制冷循环若干适用条件,详细分析了跨临界制冷循环对环境温度、制冷压力和温度、回热温差的要求,得出了启动危机、最小制冷高低压差等概念.将这些成果用于CO2制冷剂的分析,获得了相应的数据,可供研究CO2跨临界制冷系统应用.

在工业制冷、食品冷冻冷藏和室内外热舒适调节等方面,CO2作为一种自然环保制冷剂愈来愈受到人们的青睐。近年来,CO2制冷剂的应用范围由原来的热泵热水器逐步扩大,从小型制冷装置上的饮料零售机、制冰机到大型超市的带热回收装置的并联机组等;而用于CO2工质的制冷循环也由单一的复叠、二次载冷系统扩展为跨临界、跨临界增压等系统。文中阐述了CO2在低温下的热力学性质与特性分析,以及在跨临界制冷循环中的应用和提高系统性能的方法。

基于常规能源日益稀少，环境污染日益严重，主要研究开发利用太阳能来进行低温发电。采用了CO2、R123、R134a、R290、R600、R236fa、R245fa、NH3等8种常用的制冷剂，选用等工况（same working condition,SWC）和最佳蒸发压力（optimal evaporating pressure，OPO）两种研究方法，分析各个工质的循环特性。并以CO2的跨临界循环和R134a的亚临界循环为例，进行分析，对比了不同太阳辐射量和工质质量流量下效率、温度及膨胀比的变化。结果表明，CO2的膨胀比最小，膨胀性能优于其他7种工质，最差的为R245fa。OPO法的计算方法只适用于亚临界循环，不适用于跨临界循环。在进行非常规循环（跨临界循环）与常规循环（亚临界循环）热源条件变化的对比中，SWC法更有说服力。

为保证我国机械加工制造业可持续发展迫切需要一种新的制造模式,即低能耗、低排放、低污染为基础的低碳制造模式。对机械制造过程中能耗的影响元素进行了分析,得出了高速铣削加工能耗的计算公式。对于不同切削参数对应的能源消耗标准煤当量的计算,再根据IPCC数据库,将标准煤中的碳氧化成CO_2,计算CO_2的具体排放量,为机械加工工艺方案的优化提供参考依据,计算结果为低碳制造打下坚实基础。

总结了常见的池沸腾换热关联式。通过对池沸腾换热过程分析得出CO2在小热流密度和大热流密度范围下的一种分段的换热关联式。将新的拟合公式值和预测关联式值进行比较，得出CO2的拟合公式值与理论关联式及实验拟合关联式的预测值的偏差在±16％之内，具有一定的通用性。通过对CO2池沸腾换热过程的分析，得出池沸腾换热的影响因素及其变化规律，并总结了常用的强化池沸腾换热方法。

为需要较低温度的用冷空间提供冷源,设计由太阳能集热循环,水蒸气喷射制冷循环,CO2低温制冷循环组成的太阳能辅助热源水蒸气喷射引射冷却的CO2低温制冷的组合循环,通过热力计算得出随着蒸发温度的升高,太阳能辐射强度的增大,集热器面积的增大,组合循环的性能提高。蒸发温度每升高1℃,组合循环的性能系数增大4.3%,太阳能辐射强度每增加1W/m2,组合循环的性能系数增大2.8%,太阳能集热器面积每增加1m2,组合循环的性能系数增大约6%。发生器内水蒸气温度对组合循环的性能影响不大,太阳能辐射强度、集热器面积以及喷射器引射率对组合循环的影响较大。组合循环节省运行费用,节约能源,有很好的发展前景。

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。