该文对国内二氧化碳热泵目前的应用现状进行了分析,并简要地介绍了二氧化碳(CO2)热泵热水器的运行原理。同时针对目前二氧化碳(CO2)热泵热水器应用之一的难点问题融霜提出了一种新式的融霜方法。该方法相比于目前的除霜方法具有显著优势。

为了高效且安全地启动二氧化碳钢瓶的瓶头阀,机舱固定消防系统通常配备有遥控释放装置,通过高压气体驱动机制来开启机舱内的施放阀及钢瓶瓶头阀,从而释放二氧化碳进行灭火。然而,实践表明,受限于气瓶容量和许用压力,遥控释放装置能驱动的瓶头阀数量有限,且气控管路的密封性成为影响系统效能的关键因素。一旦密封不严,驱动气体泄露将导致压力不足,无法确保所有钢瓶瓶头阀的有效开启。

对跨临界CO2蒸气压缩／喷射制冷循环的理论研究，特别是对喷射器工作特性进行数值模拟，有助于改善实验系统的制冷性能。使用动量守恒和能量守恒方程建立了喷射器模型，同时考虑了系统稳态下喷射器出口干度和喷射系数的耦合关系。比较了不同的CO2冷却放热压力、蒸发温度、喷射器喷嘴效率和扩压效率等对理论循环性能的影响。理论分析表明：优化的喷射系数能显著改善制冷循环性能，蒸发温度和CO2冷却放热压力对系统性能的影响比较大，系统性能系数和喷射器喷射系数对喷射器的喷嘴效率和扩压效率的变化不敏感。

向饱和液氮中加注常温二氧化碳气体时，为形成细小而分散的固体二氧化碳颗粒以及充分且均匀的固液混合物，通过实验分别采用不锈钢盘管、大管径塑料管以及金属毛细管往液氮中加注一定流量下的常温二氧化碳气体，研究固液混合过程、凝固颗粒大小以及管路的堵塞状况。结果表明，不管是否经过预冷，大直径管道加注时，经过一段时间后管道必定发生堵塞；而毛细管加注则不会堵塞，但是气体流量会发生脉冲性变化。

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.

对二氧化碳几种常用的饱和蒸汽压方程的精度进行了比较,认为文献中作为对比态方程的热力学参数对比变换的变量不具有足够的完备性,而导致在远离临界点的近三相点处精度不足.文中采用完备的参量对比变换形式,并具体给出了二氧化碳蒸汽压的完备对比态变量的拟合方程.经检验,该方程的计算值与实验数据之问的误差在±0.5%以内,标准偏差为9.40852×10-4,具有足够的工程计算精度.

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．

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.

前期通过搭建试验台，分析了二氧化碳跨临界循环中毛细管的节流特性，并运用无量纲分析法计算出了毛细管质量流量无量纲试验关联式，经可靠性分析发现该关联式优于 diogo 的关联式。若超出考虑的范围时，该关联式模型可能产生较大的误差。由此，利用微元分割法，设计 VB 程序对毛细管长度和流量进行数值计算，将计算结果与前期试验测试结果和文献值做比较。在流量计算方面：95％的计算值与前期试验值的偏差在10％以内，与文献试验值的偏差全部在10％以内。在长度计算方面，90％的计算值与前期试验值的偏差在15％以内，75％的长度计算值与文献试验值的偏差在15％以内；在偏差分布方面：流量计算值与前期试验值和文献试验值，均有95％以上的流量计算值与试验值的偏差在10％以内。最后利用该计算程序，在标准工况下对毛细管尺寸进行...

淡水资源短缺是当今世界面临的又一次危机，所以进行海水淡化是解决人类所面临的淡水资源匮乏的有效途径。本文提出了基于压缩式制冷循环的水合物海水淡化方法，并进行了水合物海水淡化试验，试验选取3 种不同盐度（25‰、30‰、35‰）的人工海水，控制其温度为20 ℃，在4 种不同充注压力（3.6，3.8，4.0，4.2 MPa）下进行试验。试验结果表明，水合物生长时温度升高幅度受到水合物生成量、水合物的疏松程度以及气流的影响，升高幅度在1-5 ℃范围内，预冷时间都会随着充注压力的升高而有明显缩短，淡化水的质量在盐度为35‰充注压力为4.2 MPa 时达到最大，为3922.2 g，此时淡化效率也达到最高的43.6%，淡化速率为118.9 g/min。