分别对带回热器和不带回热器的CO2跨临界单级压缩循环进行了理论分析和实验性能测试。理论分析表明，与不带回热器循环相比，相同蒸发温度下，带回热器循环平均性能提高约4.55％；相同气体冷却器出口温度下，带回热器循环平均性能提高约5.23％。实验测试表明，带回热器循环制热量和制冷量分别平均提高约3.33％和5.35％，制热和制冷性能系数分别提高约11.36％和14.29％。

以热力学第二定律和卡诺定理为基础,提出了一种新的热力学分析方法-当量温度法,并以此为基准对各种制冷循环进行了分析.与传统分析方法相比,当量温度法可以得出更加公正、合理的结论.

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.

介绍制冷与热泵产品的热力学完善度的原理和计算方法,比起常规应用的EER或COP性能参数,热力学完善度具有稳定性、可比性、相对性、统计性和合理性等特点,可用于同类产品或相似产品在不同工况下的性能比较。文中给出了热力学完善度的应用实例。

以空气作为被测流体,以CO作为示踪气体,在直径为0.300m的90°弯曲管道内对示踪法测量气体流量进行了试验研究。结果表明,多点释放/多点取样比单点释放/单点取样时,取样点处示踪气体的浓度测量偏差小。释放点位于弯头上游7D～13D(D为管道直径)、取样点位于弯头下游10D～14D处,流量计算值(示踪法)与测量值(涡轮流量计)的相对误差在-2.15%～1.69%的范围内,释放点与取样点的位置越远,示踪法测量流量的相对误差越小。示踪气体的释放量需要与管道输送气体流量相匹配。对于含有脏污介质的大口径管道工业气体输送过程中的流量计,采用示踪法进行在线校准,是一种简单有效的校准方法。

从理论计算出发，对自然工质用于制冷循环系统的几种常见系统进行了模拟；在多种工况下，分别对NH3、R290和CO2的单级压缩式、双级压缩式、NH3-CO2复叠式以及R290-CO2复叠式循环系统进行了计算分析，综合考虑系统COP和压缩机进口比容两方面因素并进行比较，为自然工质用于各种制冷循环系统提供了一个参考。

CO2气体冷却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气体冷却器，有必要对CO2气体冷却器进行性能模拟和优化研究：本文首先建立了CO2气体冷却器分布参数计算模型，对CO2制冷剂的出口温度、冷却水出口温度和换热量进行了模拟计算，并与试验测试结果进行了比较，验证了模型的可靠性。然后利用该模型对CO2气体冷却器进行了优化计算，主要分析了换热管径和管长对热重比及压降的影响。结果表明，热重比随管径的增大而下降，随管长的增加而增大。综合考虑热重比和压降两方面因素，CO2气体冷却器适合选择小管径和长管长。

基于ANSYS软件并结合唐山地区气象资料和土壤特性,建立了该地区地源热泵U型埋管非稳态温度场的数学模型并进行了性能分析。不同工况和埋管间距周围温度场的模拟结果表明,该地区最佳埋管间距约为4 m,并确定了给定条件下的热作用半径及土壤特性与热平衡时间的关系。考虑到土壤年净负荷或机组运行多年后净负荷均不平衡,分别对地源热泵机组全年和多年运行对土壤温度的影响进行了模拟。本文为地源热泵设计和施工提供了基础资料。

对带中间冷却器的双级压缩制冷（TCEI）循环和带闪发器的双级压缩制冷（TCFI）循环进行了热力学分析与比较。结果表明：TCFI循环的最佳中间压力和最佳排气压力低于TCEI循环。在常规空调工况下，TCFI循环的COP高于TCEI循环。在蒸发温度从-10％变化到10℃时，TCFI循环和TCEI循环的COP相对基本循环平均提高幅度分别为32．3％和18．7％。

通过对自然工质CO2的研究发现,超临界流体具有应用范围广、实用性强的特点,作为超临界流体技术应用研究的一个方面,空调制冷系统超(跨)临界循环是一个通用循环,该循环与传统的亚临界循环相比具有不同的特性,如用于热泵供暖、供应热水时,换热效率较高,COP有极大值等.从研究CO2跨临界循环中发现,许多特性并非CO2所固有,而具有一定的通用性.