设计了一个低温级带回热器的CO2-C3H8复叠制冷循环低温预冷系统（213K），并进行了低温预冷系统的参数选择和优化设计。该系统高温级循环采用CO2、低温级循环采用C3H8作为循环工质。通过对该系统的理论计算，得出了中间温度、复叠温差及低温级蒸发器冷端温差对系统性能系数的影响曲线；通过进一步的优化分析获得了系统最佳中间温度及对应的系统性能系数COP与复叠温差-低温级蒸发器冷端温差以及制冷温度-冷凝温度的关联式。

为了获得相变喷雾冷却特性,设计并搭建了以R22为冷却剂的闭式循环喷雾冷却实验平台,研究了制冷剂R22的相变喷雾冷却性能。实验在喷雾高度为22 mm、喷雾腔压力维持在0.34MPa、喷嘴入口温度保持在-3℃的条件下进行。实验结果表明：当维持喷嘴入口压力为定值时,随着加热功率的增大,热流密度增大,表面换热系数先快速升高但在接近临界热流密度时有所下降;当调节入口压力时,随着喷嘴入口压力从0.6MPa升高至1.0MPa,临界热流密度呈现出先升高后降低的趋势;当入口压力为0.8MPa时,系统所能达到的临界热流密度最高,为276.1W.cm-2,相应的喷雾冷却壁面温度为26.8℃,说明当使用R22为喷雾介质时,文中实验系统具有高热流密度及低冷却表面温度的显著特点。

为了辅助某国防项目中换热器的性能试验并深入研究-60~-80℃制冷机的性能,设计并搭建了一个两级复叠式低温预冷试验台,在此基础上进行了详细的理论分析和大量的试验研究。其中,理论分析部分包括系统的设计及优化,试验部分包括两级同时运行和低温级单级运行试验。试验结果表明：两级同时运行时,系统性能稳定并且能够提供充足的冷量;在无外界负荷的情况下,低温级实现了单级运行,毛细管出口处的温度符合设计要求。