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本文分析设计了一种新型采用自然工质CO2在三相点以下产生固气两相流,进而实现升华换热和制冷的可能性。相应的过程在CO2三相点-56.6℃以下发生,因而能够在低温下达到制冷效果。传统的方式在这一低温范围内实现比较困难。因而本文又提出了一种利用上述过程的热泵系统。实验表明,相应的系统可以在闭合回路当中产生稳定的运行,实际温度可以在-58.5℃以下。这为进一步研发更多的低温制冷设备和过程提供了新的参考。同时,进一步的系统优化设计和系统研发还有待于后续的研究。