在二氧化碳移动式空调器的研发作为本文的研究背景下,本文以自然工质二氧化碳为研究对象,以提高跨临界循环性能为目标,从理论上对二氧化碳制冷循环的热力学特性和循环方式的性能特性作了分析和研究,并对系统中的主要换热部件——气体冷却器的换热性能作了数值仿真和优化设计。主要内容如下:1.为了揭示出影响二氧化碳循环系统性能的主要因素,本文运用热力学第一定律、热力学第二定律对二氧化碳跨临界制冷循环作了热力学分析,来得出系统中各部件的效率,从而为将来提高系统中那些最具潜力的部件的性能指明了努力的方向。分析中揭示出了压缩机和气体冷却器是系统中存在不可逆损失最多的部件,所以未来的努力应该主要放在提高这两个部件的性能上面。2.建立了几种典型二氧化碳跨临界循环的系统仿真模型,通过EES软件计算得出了这几种模型的性能系数COP随回热度、高压侧压力和中间压力等参数的关系曲线图,从而为选择系统循环类型提供了理论依据。计算结果表明两级压缩一级节流中间不完全冷却二氧化碳跨临界制冷循环为最佳的循环方式。3.分析和讨论了超临界二氧化碳制冷剂的换热机理和主要影响因素,建立了二氧化碳跨临界制冷系统中微通道气体冷却器模型,对管内二氧化碳和空气侧的流动和换热进行了数值仿真。比较了文献提供的工况下的仿真结果和实验数据,验证了模型的正确性。并运用该模型分析了某些参数下的气体冷却器的性能,可用于指导优化设计。本文的研究工作为二氧化碳移动式空调器的开发提供了理论依据。