本论文以R404A/CO2复叠式制冷循环系统为主要研究对象,首先介绍了复叠式制冷循环系统的研究进展,尤其是NH3/CO2和R290/CO2复叠式制冷循环系统的研究现状,由于其良好地换热性能和环境友好性,以CO2为低温循环工质的复叠式制冷循环系统正受到制冷空调和冷冻冷藏业内人士越来越多的关注,以及拥有越来越多的实际应用案例。其次对R404A/CO2复叠式制冷循环系统进行了热力学分析,重点从蒸发温度、冷凝温度、复叠传热温差(冷凝蒸发器的传热温差)、回热器、排气冷却器等方面进行了理论分析比较,得出:在一定的工况条件下,R404A/CO2复叠式制冷循环系统的蒸发温度越高、冷凝温度越低、传热温差越小,系统性能就越高;回热循环(回热器)能提高R404A高温循环的性能,降低CO2低温循环的性能,CO2冷凝温度越低,高低温循环使用回热器时系统性能越高(与同时不使用回热器时相比);CO2低温循环增设排气冷却器可以降低冷凝蒸发器的热负荷,从而降低R404A高温循环制冷剂的质量流量(或充灌量)、压缩机的功率消耗和冷凝器热负荷等。理论分析了冷凝蒸发器的传热温差、过冷度和过热度、压降等对R404A/CO2复叠式制冷循环系统性能的影响,在一定的工况条件下,冷凝蒸发器内的传热温差越小、R404A出口过热度越大、CO2出口过冷度越大、R404A和CO2侧压降越小,系统性能就越高。设计并搭建了由R404A压缩机、CO2压缩机、冷凝器、冷凝蒸发器、冷冻箱、冷却水箱、油分离器和节流元件等组成的复叠制冷系统实验装置,以及温度、压力和流量等数据测量及采集系统,对实验台进行检漏、抽真空、充注制冷剂等安装调试、安全保护等操作,这为后续进行实验提供了条件。最后利用实验数据分析了冷凝蒸发器内传热温差、R404A出口过热度和CO2入口温度对R404A/CO2复叠式制冷循环系统性能的影响,得出在不同的工况条件下,当冷凝蒸发器内的传热温差越小、R404A出口过热度越小和CO2入口温度越高(相应地CO2蒸发温度越高)时,实验测得的系统性能系数COP就越高。