由于社会和经济的快速发展,能源短缺已然成为一个严重的世界性难题。近年来,日益增长的暖通空调(HVAC)系统能耗已接近50%的建筑能源消费量。由于过冷将使等焓节流趋近于等熵节流,从而在常规的制冷系统中应用过冷技术将有效降低机组能耗。虽然现有研究已对包括过冷度影响及相关的热力经济优化进行了报道,但过冷量与制冷量增量之间的定量转换特性这一关键问题却并未被深入分析。此外,由于压焓图上过冷器比焓差与蒸发器因过冷而增加的制冷量比焓差相等,常误认为过冷量将等量转化为制冷量。然而,因为过冷后制冷系统热力特性的改变,二者应为非等量转换。因此,本文主要围绕过冷量与制冷量增量的转换特性进行研究,建立了过冷制冷系统模型,提出并获得了制冷量增量与过冷量比值(RICOSP)的一般热力学关系式及主要参数对其影响特性,还搭建了相应的实验台,对膨胀阀处于定开度与定过热度策略下的RICOSP变化特性进行了测量、分析与比较。研究结果指出,过冷对制冷系统主要热力参数影响特性在不同膨胀阀控制模式下存在差异。定开度模式下过冷使得蒸发温度上升、过热度下降和吸气密度增大,制冷剂流量因此大幅提升,从而制冷量增量显著超过过冷量,相应的RICOSP为1.8-2.0;定过热度模式下过冷导致蒸发温度下降及相应的吸气密度与制冷剂流量下降,因此制冷量增量与过冷量较接近,其RICOSP主要为0.8-1.2。基于冷凝器和蒸发器出口饱和假设的模拟结果表明,当压缩机转速、冷冻水流量和冷却水流量下降80%时RICOSP分别增加了22.5%、17.4%和8%,而RICOSP对冷冻水和冷却水温度变化不敏感。定膨胀阀开度为112脉冲的实验结果显示,过冷量减少26.5%、压缩机转速提高40%和冷冻水流量增大85.2%引起RICOSP分别提高了8%、7.5%和3.6%。定膨胀阀过热度为10oC的实验结果表明,过冷量提高58.7%、压缩机转速下降28.5%与冷冻水流量增加85.2%使RICOSP分别提升了32.4%、25.7%和50.1%。本文有助于全面深入地揭示过冷制冷系统的热力特征及过冷量与制冷量增量之间的定量转换特性。