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随着科学技术水平和制造技术的迅速发展,微型机械系统逐步应用在工程建设和社会生活中,为保证微型机械系统的良好平稳运行,减小换热器空间体积,合理高效利用能源,微型换热器广泛应用于各种微型机械系统。温室效应和臭氧层破坏等日益严峻的环境问题,使得研究者广泛关注环境友好型制冷工质的研究。CO2是唯一可以广泛应用于汽车、家用、商用、工业制冷和空调系统的自然制冷工质。但是CO2运行压力较高,节流损失较大。从解决全球变暖问题和能量利用效率两方面来说,CO2的非共沸混合制冷工质的应用对制冷行业有深远的影响。采用层积式微通道换热器作为热泵系统的蒸发器,其体积为1.1856′10-4 m3,换热面积为7.9456′10-2 m2,换热面积和体积比为670.18 m2/m3,其中制冷工质侧通道尺寸为0.2 mm′0.2 mm,水侧通道尺寸为0.5′0.4 mm。分别选用R74 4/R32、R744/R161和R744/R41质量分数分别为80%/20%、60%/40%的二元非共沸混合物和纯R744作为制冷工质,测试了层积式微通道蒸发器的换热和流动特性,以及热泵系统的运行特性,将纯R744制冷工质的实验结果与模型预测值进行对比分析。分析实验结果发现微通道蒸发器水侧入口温度对R744工质侧换热和流动特性影响很小;水侧体积流量越大,微通道蒸发器R744工质侧的传热系数越高,但压降基本不随水侧体积流量改变;微通道蒸发器的制冷量可以达到4.52 kW,结构紧凑,换热效果较好。对比分析不同混合物作为热泵系统制冷工质的实验结果,相比于R744质量分数为60%的二元混合物,R744质量分数为80%时,微通道蒸发器的传热系数较高,传热单元数较大。R32质量分数为20%的二元混合物作为制冷工质,系统运行时蒸发温度较高,此时微通道蒸发器的传热系数最大。R161质量分数为20%的二元混合物作为制冷工质,微通道蒸发器的传热系数最小。R161质量分数为20%的二元混合物作为制冷工质,层积式微通道蒸发器的压降最大,R41质量分数为20%的混合物工质侧的压降次之,R32质量分数为20%的混合物工质侧压降最小,低于纯R744工质侧压降。对比三种二元混合物实验结果,R744/R32质量分数为80%/20%时,层积式微通道蒸发器的传热性能和流动性能较好。