采用超长重力热管与热泵相结合进行中深层地热开发用于供暖具有成本低、效率高、不破坏地下水环境等优点，而热泵系统的蒸发器与重力热管冷凝段直接换热可减少换热环节，提高系统的供热效率。鉴于此，研制了U型结构蒸发-冷凝器，并通过搭建热泵与热管相结合的实验平台，研究了蒸发-冷凝器的换热性能，发现当热泵侧工质走管程时其传热系数可达2 037.9 W/（m²·℃）。基于均相流模型，将两相流质量、能量及动量守恒方程与管外冷凝和管内沸腾传热经验公式相结合，建立一维稳态流动蒸发-冷凝器换热计算模型。利用Python编写程序，对比模拟结果与实验数据，发现蒸发-冷凝器换热量平均计算误差为18.91%，证实了计算模型的准确性，为设计高效的蒸发-冷凝器提供了理论计算方法。

为研究航天低温推进系统实际工况中网幕通道式贮箱对液氢的在轨管理能力，通过构建充注率-扰动强度耦合作用的三维多相流仿真模型，研究了微重力重定位过程中网幕通道式贮箱内毛细-惯性力竞争机制及蓄流稳定性。结果表明：网幕通道式贮箱的推进剂蓄流能力主要由集液通道与贮箱壁面的复合结构提供。在5%~50%充注率时，贮箱能够抵抗10^-3 g大小的多向扰动，维持集液通道入口区域始终保持连续液相覆盖的蓄流稳定性；低充注下，重定位过程中气液相分布主要受到网幕通道结构表面的强约束，相界面演化受扰动影响很小，随着充注量增大，流体惯性力和扰动动量输运效应成为相分布重构的重要因素，重定位过程相分布出现明显振荡；贮箱重定位过程中对扰动方向的敏感性不同，底部加速度引起的质心降幅最大，顶部加速度对相对质心高度影响较小，正侧向扰动比斜侧向扰动引起的质心波动幅度和波动频率均更大。

热泵技术是一种节能技术，能够有效应对全球变暖，降低碳排放。工业热泵回收供热过程的废热加热水或空气，可减少电力消耗及碳排放。工业热泵节能环保，供热稳定，已广泛应用于生产及生活的各个阶段。分析了国内外工业余热高温热泵的压缩机类型及特点，针对中大容量的双螺杆压缩机及离心压缩机，分析其应用及技术现状。螺杆式热泵压缩机在高蒸发温度时应采用开启式结构，高冷凝温度时可采用高速无油方案；离心式热泵压缩机除高效的叶轮外，应关注耐高温电机与无油润滑轴承。螺杆式水蒸气压缩机关注转子热变形及轴封问题，向大温升方向发展。

机械蒸汽压缩（MVC）系统是一种将低温余热资源进行回收再利用，可达到节能、减碳目的的一种节能技术。压缩机作为MVC系统中的核心设备，其性能的优劣直接影响系统的整体性能。主要对水蒸气压缩机的热力学性能及结构性能进行综述，提出相关优化建议及改进思路，为后续对水蒸气压缩机性能的优化提供一定的参考与帮助。

电动垂直起降飞行汽车（eVTOL）是未来城市空中交通发展的可选择技术路线之一，但其动力电池高散热功率需求和应用场景的多变性对热管理系统发起巨大挑战。为解决该难题，设计了多场景eVTOL集成热管理框架，能够同时满足电池和乘员舱的热管理目标。基于Amesim仿真软件搭建了eVTOL热管理仿真平台，研究飞行条件对热管理和续航里程的影响。仿真结果表明：地面温度较高时，提高巡航高度可以减少热管理能耗，巡航温度在10~26 ℃时最大减少4 kW的热管理能耗；执行紧急救援任务时，悬停救援时间超过150 s会造成电池内部温差过大；低有效载荷有利于提升续航里程，空载是满载续航里程的1.33倍。

针对直冷式制冰机在工业应用中的定量研究较少，存在调控机制不明晰，换热能力和制冰均匀性不足等问题，构建了冰模蒸发器制冷剂侧数学模型并利用MATLAB模拟仿真，对比实验数据和模拟结果，分析了换热和流动参数随流动过程和制冰时间的变化。结果表明：水结冰前换热速率比水结冰后高约30%，且制冷剂流量存在明显差异；过热前后热流密度降低40.9%，减少过热段可以显著增强换热，提高换热均匀性；过热前水侧和冰侧热阻分别占总热阻的93.4%和91.7%，换热优化时应优先提高水侧或冰侧换热。该模拟程序可以预测流量变化情况、模拟过热段长短，为制冰机的设计和运行控制提供了理论依据和实际指导，有助于提高产品性能并加速制冰过程。

R1270和R290均是氟利昂等传统工质的潜在替代工质。实验研究了名义工况下工质充注量对分别使用R1270和R290的热泵热水器系统性能和冷凝器中换热流体温度分布的影响以及自然工质替代R22的可行性。结果表明：充注量对两系统的循环性能和换热流体的温度分布均有显著影响；R1270系统和R290系统均在相同的最佳充注量（0.90 kg）下分别获得最大COP为4.443和4.317；不同充注量下两系统的冷凝器中均出现2个传热窄点和2个最大传热温差，且其第一传热窄点和第二最大传热温差的出现位置均随充注量的变化而出现相似的迁移；相比于R22系统，R1270系统和R290系统在最佳充注量下均获得明显占优的COP和排气温度以及基本相当的排气压力，且其制热量分别提升了7.05%和降低了10.65%，因此R1270比R290在热泵热水器中替代R22时优势更显著。

新风对改善住宅内空气质量至关重要，但也增大了建筑空调能耗。住宅宜采用排风热回收型的节能新风机组，包括被动式和主动式2种类型，典型代表分别为全热交换器和热泵热回收型机组。当前对新风机组的能效评价体系仍主要围绕全热交换器构建，其常用的热交换效率并不适用于热泵主动热回收机制，且排风热回收的概念存在混淆和冲突。此外，现有评价一般局限于新风机组个体表现，未考虑其对空调机组的潜在影响，以及二者协作后的整体效能。文章力图明晰新风机组排风热回收的界定，消除概念混乱，同时提出联合空调系统的综合能效评价方法。针对7类现有新风机组的实例分析，验证了采用排风热回收技术的必要性，并对比了不同类型机组的能效水平。

为解决有限封闭空间下现存热管理方案存在难以主动高效地创造低温热沉的问题，提出一种基于平板热管的热电制冷复合热管理系统。建立了复合系统的数值仿真模型，并搭建了平板热管耦合热电制冷热管理系统实验台，实验验证了模型的准确性。结果表明：提出的复合热管理系统利用热电制冷片在有限空间内为整体热管理系统提供低温热沉，并通过耦合平板热管解决了热电制冷片热端高热量积聚现象。在1~12 A工作电流下，热电制冷片性能均远优于基于铝制翅片的热电制冷系统散热，单片制冷片最佳工况下制冷量有效提升38.35%，COP提升14.81%。

氢液化流程中正仲氢转化过程对于液氢的长时间储存与远距离运输具有极其重要的意义。概述了正仲氢的性质差异，综述了正仲氢催化转化过程的物理机制和反应动力学模型的研究进展，对常用催化剂进行了总结和性能对比。最后综述了正仲氢转化的3种主流方案，并对比了各方案的优缺点。物理机制和反应动力学分别从微观和宏观角度对正仲氢转化进行了研究，但由于催化剂表面的实验数据相对匮乏，学者对此尚未形成统一的论述和解释，迫切需要进行定量验证。在正仲氢转化的催化剂选择上，虽然镍基催化剂的催化效率更高，但综合考虑催化剂的制备、活化、失活以及氢液化器的工作特点，铁的氢氧化物及氧化物催化剂是主流的催化剂选择方案。此外，3种主流的正仲氢转化方案中采用连续转化过程的氢液化流程比能耗最低，是未来氢液化流程的发展方向，国内对此研究尚处于起步阶段，存在较大的发展空间。研究可为正仲氢催化转化实验台的设计和搭建等提供理论指导。