CO₂是环境友好型制冷剂,在制冷剂替代过程中具有非常大的应用潜力。本文以提高CO₂跨临界循环系统性能为分析重点,对CO₂跨临界循环系统不同的循环形式和满液式蒸发器进行了计算和数值模拟,为提高系统效率提供参考。本文从热力学循环角度出发,对CO₂跨临界循环系统不同的循环形式建立了计算模型并分别进行计算,分析比较了单级循环形式和双级循环形式的优化配置方案,通过比较分析发现,在CO₂双级压缩循环中配置回热器和膨胀机对系统性能的改善效果最好,从而为CO₂跨临界循环系统性能的提高提供理论支持。对单管池沸腾换热关联式进行了整理分析,结合实验数据,对应用在CO₂的换热关联式进行了比较发现,各个关联式得到的数据与实验数据相差较大;通过实验数据,拟合CO₂单管池沸腾换热系数与热流密度和对比压力的经验公式。以实验室CO₂热泵热水器实验台为基准,结合实际工况及要求,建立CO₂用的管束式满液式蒸发器进行了设计计算、校核计算模型;在此基础上,分析比较了满液式蒸发器中管束池沸腾换热系数随管外径、管间距等的变化特点,从传热学分析角度为CO₂满液式蒸发器的设计优化形式提供参考。以设计的满液式蒸发器为研究对象,通过计算机数值模拟软件对管侧水的流动进行了模拟计算,分析其温度场、压力场、速度场的变化特点,对设计的满液式蒸发器进行理论分析,为今后CO₂满液式蒸发器的优化设计奠定基础。