传统的复叠式制冷循环通常采用的几种工质破坏臭氧层且温室效应较强，为此，对低温级以CO2为工质的复叠式制冷系统进行热力学理论分析，计算了不同蒸发温度下最佳COP及其对应的低温循环冷凝温度和流量比．通过对几种工质组合(R22-R12，R134a-CO2，NH3-CO2，R290-CO2，CO2-CO2，CO2-CO2加膨胀机)的比较，可发现自然工质的COP与传统工质的相当．综合考虑环境因素及设备的选择，自然工质系统值得推荐．

对带回热器和带膨胀机的CO2跨临界循环过程应用热力学进行了对比分析.结果表明,带回热器的CO2跨临界循环过程虽然也能够在一定程度上提高系统效率,但只要膨胀机的效率达到一定值,带膨胀机循环的系统性能将优于带回热器循环的系统性能.

分别从热力学、传热、流动过程、驱动方式和制冷剂的角度介绍了当前对于制冷循环中的蒸汽过热、回热循环、湿压缩的一些最新认识;探讨了膨胀机代替节流阀的可行性与节能潜力;阐述了合理传热温差的研究计算方法和降低流动阻力的方法,分析了变频压缩机和燃气热泵的优势及节能潜力,给出了新型替代制冷剂的特点和优势.

通过对CO2单级压缩和双级压缩制冷循环的热力学分析得出,在一定的蒸发温度和冷凝温度下,CO2单级压缩制冷循环的COP比CO2双级压缩制冷循环的COP低、压差大、压比高.因此,CO2低温制冷循环系统应采用双级压缩制冷循环,为提高CO2双级压缩制冷循环的循环效率,应尽可能升高蒸发温度、降低冷凝温度,可以看出自然工质CO2双级压缩制冷循环有很好的发展前景.

CO2蒸发器的结构和换热效果对CO2跨临界制冷循环的性能影响较大,为了能设计出高效的蒸发器,有必要对CO2蒸发器进行性能模拟和优化研究.首先采用稳态集中参数法建立了CO2蒸发器计算模型,对制冷量、冷冻水出口温度、压降以及CO2制冷剂的干度进行了模拟计算,并与实验值进行了比较,根据两者的比较结果对模型进行了修正.然后利用该模型对CO2蒸发器进行了优化计算,主要分析了换热管径和管长对冷重比及压降的影响.结果表明,冷重比和压降都随管径的增大而下降;而随着管长的增加,冷重比上升很快,并在1.4 m左右出现最大值,压降却随管长的增加而增大.综合考虑冷重比和压降两方面因素,CO2蒸发器适合选择小管径和长管长.

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。

本文结合设计中的南泉水河渡槽结构,将隔震耗能混合减支座应用于渡槽结构,并将该控制结构与没有控制支座的常规结构进行了地震反应的比较分析.在计算分析中将渡槽槽墩结构简化为顶部具有集中质量的单柱结构,槽体作为刚体处理,槽内水体简化为Housner模型.

为了提高CO2跨临界循环的性能,对系统每个部件以及整个系统的优化研究是非常必要的。因此提出了以基于系统的优化目标函数对CO2换热器的结构敏感性进行优化计算,分析了优化目标函数COPm随气体冷却器和蒸发器管径和管长的变化。计算结果表明,CO2跨临界循环系统应选择小管径和长管长。同时对优化后的新系统进行了模拟计算,其COP和制冷量分别比原系统提高了15%和18%。根据优化结果以及原有系统存在的问题,对换热器及相关部件进行了设计加工,进而建立了新的CO2跨临界水水热泵实验系统。结果显示,新系统的COP和制冷量提高了30%左右。总之,实验测试数据验证了模拟计算结果的正确性,所得结果有助于对CO2跨临界水-水热泵系统进行改善。

对超临界CO2流体的换热处理原则、换热特点以及换热机理进行了分析，超临界CO2流体特殊的物性变化使得其传热与常规流体不同，应该按“变物性”来处理。通过物性分析比较，与常规工质的凝结换热性能进行了对比研究，超临界CO2具有良好的传热和流动特性，超临界CO2冷却过程换热与凝结换热性能相当。进而分析不凝性气体对超临界CO2的性质及换热性能的影响，其物性值会有所减小，换热性能也有所降低。