中文摘要：

项目针对自然工质CO2跨临界制冷和热泵循环中蒸发器的换热性能，对CO2大空间/池沸腾换热过程进行理论分析，确定在不同的热力条件及几何条件下，流体的流态和传热特性，分析不同的换热表面特征下，流体池沸腾过程中的气泡产生、生长、破裂等气化过程与换热的关联性，研究含润滑油CO2流体的池沸腾相变规律，揭示作为潜在气化核心的油滴尺寸与含量对相变过程中气泡产生、成长和分离及对CO2流体池沸腾的干扰作用，对CO2流体大空间池沸腾换热过程进行实验测试，通过分析确定能量损失最小的蒸发池沸腾换热过程，合理地设计CO2蒸发器。本研究对减少系统不可逆损失，提高系统的运行性能具有重大的指导意义，对CO2跨临界系统的实际应用起到积极的推动作用，具有很好的应用前景。

结论摘要：

项目针对自然工质CO2跨临界制冷和热泵循环中蒸发器的换热性能，对CO2大空间/池沸腾换热过程进行理论分析，确定在不同的热力条件及几何条件下，流体的流态和传热特性，分析不同的换热表面特征下，流体池沸腾过程中的气泡产生、生长、破裂等气化过程与换热的关联性。研究得出CO2良好的物性提高了CO2的沸腾换热系数。依据统计热力学，宏观热力学，利用突变、涨落理论以及分子聚集态理论，解释CO2分子间的弱相互作用的规律，揭示CO2气化沸腾过程气泡的脱离直径、脱离频率以及气化核心密度的影响因素，研究了热流密度、压力、表面粗糙度及CO2流体的物性对其大空间池沸腾换热关联式的影响，确定不同的物性参数、不同的换热表面对CO2流体相变过程中气泡产生和能量传递的作用，得到简化的CO2池沸腾换热关联式，建立了合理的物理模型。建立CO2大空间池沸腾相变过程可视化观测实验台，利用CO2电加热池沸腾参数测量装置，对CO2流体蒸发相变过程中各参数数据的进行即时采集，对测试数据进行处理和分析，获得不同蒸发沸腾表面物性对CO2蒸发池沸腾换热的影响，拟合出换热关联式，并对计算值和实验值对比分析。对CO2在水平光管和强化管管外沸腾换热实验研究，将光管与强化管实验结果的比较，得到提高换热设备效率的管外强化换热措施，进行了CO2大空间池沸腾相变过程可视化研究，通过对CCD得到的图像分析，找到了气泡的脱离速度曲线图；针对实验装置的实际结构尺寸进行了池沸腾换热的数值模拟，得到了不同的热流密度、不同的蒸发压力，以及不同的进口速度下，沸腾换热的气相分布云图，根据气相分布云图，能够分析进口速度以及热流密度对沸腾换热的影响规律；通过本课题的深入研究，对减少系统不可逆损失，提高系统的运行性能具有重大的指导意义，对CO2跨临界循环系统的实际应用起到积极的推动作用，具有很好的应用前景。