制冷空调装置能耗巨大。提高制冷剂的传热性能，特别是提高蒸发器中制冷剂的沸腾传热性能，是降低制冷空调装置能耗的有效手段之一。纳米粉体与常规制冷剂组成的纳米制冷剂，被已有的研究证明具有比常规制冷剂更好的导热性能；鉴于导热性能与相变传热性能的相关性，纳米制冷剂有望具备比常规制冷剂更高的沸腾传热性能。因此有必要对于纳米制冷剂沸腾过程中纳米粉体的相间质量传递机制、纳米制冷剂沸腾传热与流动特性进行研究，并提出相应的定量描述方法。　　 纳米制冷剂沸腾过程的复杂性在于：纳米粉体的加入使沸腾过程从单纯的气-液热质传递变成气-液-固热质传递，而且实际沸腾过程中润滑油的存在把液相工质分为相变组分(制冷剂)和非相变组分(润滑油)。沸腾过程中，固相纳米粉体能否从液相迁移至气相，决定纳米粉体能否参与制冷循环。同时，纳米粉体的迁移会导致液相和气相中纳米粉体浓度随时间变化，进而影响纳米制冷剂沸腾传热效果。但这方面的研究未曾进行。为开发高传热性能的纳米制冷剂，在明确纳米粉体迁移特性以后，还需要了解稳态条件下(即液相中纳米粉体浓度固定时)纳米粉体对实际沸腾传热的影响效果。由于制冷系统实际运行中热流密度低于临界热流密度(CHF)，核态池沸腾是沸腾传热的基本形式，要了解纳米粉体对实际沸腾传热的影响效果首先需要探讨纳米粉体对核态池沸腾的影响规律。在此基础上，了解纳米制冷剂流动沸腾换热与压降特性，以评价纳米粉体对蒸发器性能的影响。因此，对纳米制冷剂沸腾过程的研究需要包括对纳米粉体相间迁移特性、纳米制冷剂核态池沸腾换热特性、纳米制冷剂流动沸腾换热与压降特性的研究。　　 在纳米粉体相间迁移特性方面，本文设计和搭建了纳米粉体迁移量测定实验台，测试了球形纳米颗粒和碳纳米管的迁移特性；提出了纳米粉体相间迁移的物理机制；根据该物理机制、结合气浮理论与颗粒捕集理论建立了球形纳米颗粒迁移特性数学模型和碳纳米管迁移特性定量预测模型。研究表明：纳米粉体在纳米制冷剂沸腾过程中可发生部分迁移，制冷剂完全蒸发时纳米粉体的迁移率与球形纳米颗粒密度和粒径、碳纳米管直径和长度、制冷剂动力学粘度和密度、润滑油浓度、热流密度和初始液位高度有关。纳米粉体由液相迁移至气相是由气泡对纳米粉体的捕捉导致的，具体包括气泡产生并脱离加热面、液相工质中气泡和纳米粉体的运动、纳米粉体被气泡捕捉和气液交界面纳米粉体的脱离四个物理过程。建立的球形纳米颗粒迁移特性数学模型和碳纳米管迁移特性定量预测模型能够反映球形纳米颗粒的种类和粒径、碳纳米管的几何结构、制冷剂种类、润滑油浓度、热流密度和初始液位高度等影响因素，且具有良好的预测精度。　　 在纳米制冷剂核态池沸腾换热特性方面，本文设计和搭建了纳米制冷剂池沸腾换热测试实验台，测试了基于球形纳米颗粒和碳纳米管的含油纳米制冷剂核态池沸腾换热特性，测试了表面活性剂对纳米制冷剂和含油纳米制冷剂核态池沸腾的影响；通过扫描电镜(SEM)分析了球形纳米颗粒和碳纳米管对加热表面特性的影响；提出了纳米尺度固相组分与非相变附加组分协同作用下相变流体核态池沸腾传热的定量预测方法，根据该方法建立了基于球形纳米颗粒和碳纳米管的含油纳米制冷剂核态池沸腾换热计算关联式；通过引入表面活性剂影响因子，建立了表面活性剂作用下纳米制冷剂和含油纳米制冷剂核态池沸腾换热计算关联式。研究表明：纳米粉体强化了含油纳米制冷剂的核态池沸腾换热，导热系数高且直径小的球形纳米颗粒、直径小且长度大的碳纳米管强化效果较显著。核态池沸腾换热强化的主要原因是加热表面形成了纳米尺度的多孔质层，导致加热表面空穴密度和气化核心密度的增加；球形纳米颗粒的粒径和浓度、碳纳米管的几何结构和浓度等影响多孔质层的结构，进而影响对核态池沸腾换热的强化效果。除高表面活性剂浓度工况外，表面活性剂强化了纳米制冷剂或含油纳米制冷剂的核态池沸腾换热，强化效果随其浓度的增加先增大后减小，峰值对应的表面活性剂浓度随纳米油浓度的增加而增大；不同类型表面活性剂强化换热程度与其分子量大小顺序相反，且随纳米颗粒浓度、纳米油浓度、热流密度的减小而增大。建立的基于球形纳米颗粒和碳纳米管的含油纳米制冷剂核态池沸腾换热计算关联式适用于不同种类和粒径的球形纳米颗粒、不同几何结构的碳纳米管，且具有良好的预测精度。建立的表面活性剂作用下纳米制冷剂和含油纳米制冷剂核态池沸腾换热计算关联式能够准确预测表面活性剂对核态池沸腾换热的影响。　　 在纳米制冷剂流动沸腾换热与压降特性方面，本文设计和搭建了纳米制冷剂流动沸腾换热与压降特性测试实验台，测试了纳米制冷剂管内流动沸腾换热系数和摩擦压降；提出了纳米尺度固相组分作用下相变流体流动沸腾传热与阻力特性的定量预测方法，根据该方法建立了纳米制冷剂流动沸腾换热计算关联式和摩擦压降计算关联式。研究表明：纳米制冷剂的流动沸腾换热系数和摩擦压降均高于纯制冷剂，换热系数和摩擦压降的增加程度随质流密度的增加而减小，低干度和高干度下摩擦压降的增加程度大于中间干度下的增加程度。建立的纳米制冷剂流动沸腾换热计算关联式预测值与93％的实验值偏差在±20％以内。建立的纳米制冷剂流动沸腾摩擦压降计算关联式预测值与92％的实验值偏差在±15％以内。