进入21世纪以来,我国冷库建成规模随着国民经济的发展不断提高,同时冷库运行能耗在建筑总能耗中的占比也进一步升高。冷库系统实现节能运行的关键是改善蒸发器制冷性能,若蒸发器的结构已确定,其制冷能力主要受供液方式和管壁结霜情况的影响。本论文首先基于自主开发的冷库虚拟仿真实验软件,通过三维实体建模模拟研究冷库制冷系统的各个部件及管道分布情况,同时分析不同供液方式制冷系统的运行性能和热气除霜的操作流程。对于泵供液制冷系统,本论文在考虑制冷剂在蒸发器以及回汽管内压降对制冷系统运行性能影响的情况下,以制冷系统的能效比（EER）最大为目标对泵供液最佳循环倍率进行了优化研究;同时,对顶排管式蒸发器热气除霜除霜过程进行了模拟分析;主要内容及研究结果如下:（1）开发及应用冷库虚拟仿真实验软件,软件可以实现对冷库直接膨胀式供液制冷系统、重力供液制冷系统和液泵供液制冷系统的仿真实验分析以及分析计算双级压缩制冷循环的最佳中间温度,同时可以规范化地模拟冷库热气除霜的过程。结合软件分析了冷库蒸发器三种不同的供液方式的运行原理,同时通过对比分析直接膨胀式供液与液泵供液得出了过热度对于制冷循环COP的影响,结果表明由于液泵供液制冷系统中制冷剂在蒸发器内不存在过热度,在取不同过热度对应的优化后的最佳中间温时,过热度为7℃双级压缩制冷循环COP相较于直接膨胀式供液提高了2.3%。（2）以采用液泵供液的制冷系统为研究对象,建立了泵供液蒸发器管内制冷剂沸腾流动压降模型、管内对流表面传热模型以及总传热模型,通过与实验数据库对比验证了模型的合理性;结果表明,Chisholm关联式和Muller-Steinhagen-Heck关联式分别对制冷剂R717和R22管内沸腾流动压降预测值具有更高的关联性,Shah关联式对两种制冷剂管内沸腾对流表面传热系数预测值均具有更高的关联性。基于建立的模型,采用Matlab语言进行编程计算,分析影响管内制冷剂沸腾流动压降变化的因素,揭示了液泵供液倍率对制冷剂管内对流传热系数的影响。在相同质量流量下,R717在管内沸腾流动时具有更大的压降,且随着质量流量的增加压降增大越明显;增大液泵供液倍率可以提高管内制冷剂表面对流传热系数,整体上R717管内对流表面传热系数高于R22,但蒸发器总传热系数K随供液倍率的变化幅度要低于R22。（3）结合采用液泵供液的制冷系统能耗模型,对冷库系统中具有固定制冷负荷的某冻结间进行计算分析,探索了制冷系统总制冷量、运行能耗和能效比（EER）随供液倍率的变化。供液量能明显影响冷库系统的制冷性能,随着蒸发器内供液倍率的增大,制冷系统的运行能耗增大幅度大于制冷量增幅,存在最佳的循环倍率使液泵供液制冷系统的EER达到最大值。R22的最佳循环倍率取值整体上高于R717,表明在相同制冷负荷下R22在制冷系统中的充注量更大。通过对比分析,本文对R717与R22制冷系统的最佳循环倍率提出了优化措施,将原有的设计参考值由5倍分别降低为2倍和3倍,参考值相较于最佳循环倍率对制冷量改变幅度影响极小,但相较于原系统分别可以降低60%的R717充注量和40%的R22充注量。（4）对采用R717制冷剂的冷库在热气融霜时排管式蒸发器表面霜层融化过程进行了模拟分析,建立了冷库冻藏间排管蒸发器的3D模型,利用ANSYS CFD中凝固/融化模型对盘管外壁霜层融化后的液态水比例进行分析从而确定不同输气速度下融霜时间的快慢。模拟结果表明随着融霜时间的增加,排管外表面霜层融化液相分布率由入口端向出口端逐渐延伸增加,对比分析不同的管内制冷剂热气流速对除霜时间的影响,得出在仅考虑融霜传热的角度下,管内制冷剂气体流速会影响热气除霜的效果,在合理的范围内管内制冷剂流速越大除霜时间越短。