本文通过对跨临界CO2水冷式制冷系统进行变工况模拟与热力学分析,得出系统主要性能参数的变化规律,以及最优压力值与气体冷却器出口温度之间的关联式.这些结论可为跨临界二氧化碳制冷系统的设计和控制提供依据.

为了提高热泵热水器的效率,搭建了CO2热泵热水器实验台.实验结果表明：在冷却水出水温度为65℃时,CO2热泵热水器的COP随着蒸发温度的升高而升高;在某一蒸发温度下,气体冷却器放热量随着高压压力的升高先升高而后降低,系统的COP存在一个最优值.

建立了CO2制冷循环各个部件的稳态仿真模型,对6种不同的跨临界CO2制冷循环进行了稳态仿真,衡量了吸气回热、回收膨胀功以及二级压缩等方式对系统性能的影响.结果表明,采用二级压缩并回收膨胀功可以大大提高系统的性能;只采用两级压缩而不回收膨胀功,对系统的性能并没有明显的改善;单级压缩时如果系统中带有膨胀机,采用吸气热交换器可以提高制冷量,但对性能系数(COP)值的影响不大;单级压缩不回收膨胀功时,采用吸气热交换器可以大大提高系统的制冷量和COP.

摘要针对CO2制冷能效低的特点，本文建立了双级压缩带膨胀机CO2跨临界制冷循环热力学模型，在考虑实际循环中不可逆损失因素影响在基础上，对循环进行了性能系数、热力学完善度和单位制冷量炯损失等指标进行了分析计算，并与双级压缩节流膨胀CO2跨临界制冷回热循环和R22简单制冷循环进行了比较。

介绍带回热器的跨临界CO2热泵热水试验系统。通过改变气冷器水流量对跨临界CO2水-水热泵多种工况的循环性能进行试验研究,获得一系列试验数据。试验结果表明：跨临界CO2热泵循环可获得比常规工质要高的出水温度;增加气冷器水流量可有效提高系统的制热系数。

建立了跨临界二氧化碳蒸气压缩／喷射制冷循环中喷射器的数学模型，讨论了系统稳定运行时的蒸发温度、气体冷却器内压力及其出口温度、过热度等因素对系统性能的影响．结果表明，当工作流流量同扩压段出口蒸气流量相等时系统能够稳定运行．同时，升高蒸发温度能提高系统性能，但蒸气压缩／喷射循环相对简单循环性能系数的提高程度变小；气体冷却器内压力存在最优值，但降低压力能够增大系统性能的改善程度；升高气体冷却器出口温度会降低系统性能，但蒸气压缩／喷射循环相对简单循环性能系数的提高程度将先增大，然后迅速减小．与上述因素相比，过热度的影响很小．

为了提高跨临界CO2制冷系统的性能,搭建了跨临界CO2制冷系统试验台,对带有回热器（IHX）和不带回热器的两种跨临界CO2制冷系统进行了研究。研究结果表明：在某一蒸发温度下,当冷却水出口温度为55℃的时候,系统的性能系数随着高压侧压力的升高呈现出先升高后降低的趋势,存在一个最大值;回热器可以提高系统的性能,带回热器的制冷系统的性能系数要比不带回热器的制冷系统的性能系数高约6%～10.5%。

建立了CO2制冷系统中绝热毛细管一维稳态分布参数模型,以研究跨临界CO2系统中毛细管的性能和流动特性.分别采用3种不同摩擦系数关联式（Churchill、COlebrook、Bittle＆Pate关联式）进行模拟和比较,研究了CO2在毛细管内的温度、压力、焓、熵及干度等的沿程分布规律.分析了管径、入口压力、入口温度和背压等4个参数对毛细管质量流量的影响,并考虑了壅塞现象.结果表明：采用Churchill和COlebrook关联式的效果较好,92%的计算值误差在10%以内,而Bittle＆Pate关联式不适用于CO2绝热毛细管计算,因为它未考虑毛细管内壁的粗糙度;背压对质量流量影响很小,即使发生壅塞,壅塞质量流量和未壅塞时的质量流量差别也不大.