以节流短管为对象,实验研究了流量和节流短管上游压力、下游压力、入口温度以及几何结构的关系,得到了CO2通过节流短管的半经验流量关系式.研究结果表明,跨临界CO2节流短管流动与制冷剂R134a显著不同,通过短管的制冷剂流量和直径呈指数关系,CO2的指数(2.73)大于常规制冷剂(R134a为2.11);所有实验条件下,流动均发生临界流现象,即CO2通过短管的流量对下游压力不敏感,对进出口倒角也不敏感.

采用热力学方法对CO2跨临界两级制冷循环性能进行了分析,并与单级系统进行了对比.结果表明,采用两级压缩可提高CO2循环的COP,相同工作条件下,两级压缩与单级压缩系统相比,其COP可提高5%左右;一定的蒸发温度下,CO2循环的最佳冷却压力在9.0 MPa左右;采用回热器在循环最佳冷却压力以下可大幅度提高系统性能,超过最佳冷却压力以后,对系统的改善很小;相同压缩终了压力下,两级压缩的排气温度可比单级压缩低18 °C左右.

对膨胀机、涡流管、膨胀阀3种节流形式的的制冷系统进行了热力学分析,结果表明,膨胀机或者涡流管的膨胀形式可提高系统的COP,降低系统不可逆损失,是以后提高跨临界二氧化碳系统COP的重要研究方向.