目前,能源消耗和气候变化已成为限制各国经济发展和社会稳定的关键因素。由于具有显著的节能减排效果,热泵技术的广泛应用可以有效应对上述能源与环境问题。热泵系统中的自动控制技术层出不穷,对于系统节能具有重要意义;作为热泵系统的关键控制部件,电子膨胀阀的工作特性直接影响系统的性能和运行安全与稳定。借助热泵系统可视化实验台,本文对热泵系统蒸发器出口工质流型和热泵系统稳定性进行实验研究,为流型可视化和图像数据库的建立进行了前期探索,进而为电子膨胀阀控制方法的发展提供一种新的思路。本文主要研究内容包括如下几个方面:(1)基于前期搭建的热泵系统可视化实验台,通过变制冷剂流量和变热源出口温度两种手段,研究蒸发器出口工质的流型变化;结果表明,蒸发器出口可视化装置出现不规则线状流、油膜聚集、波纹环状流、过渡状态和分层环状流等五种流型;(2)运用图像处理软件获得流型图像的灰度均值,各流型的灰度均值整体呈增大趋势,不规则线状流和油膜聚集状态的灰度值波动较小,过渡状态流型不稳定,灰度值波动幅度大于其它流型;(3)随着电子膨胀阀开度增加,当过热度为1.14℃时,波峰波谷差值最大为0.64℃,出口流型交替变化从而管道壁温剧烈变化,系统参数随之波动;变工况下,过热度、制冷剂流量和制冷量变化趋势相似,换热机理对过热度影响要大于质量流量和制冷量。随热源出口温度降低,过热度为1.46℃时,波动幅度达到最大为±0.45℃,蒸发器出口流型为过渡状态;不同工况下,调节热源出口温度,质量流量和制冷量不随换热机理改变出现变化。