随着人们生活质量的提高,制冷设备已成为人们日常生活的必需品,并得到了广泛的应用。当前的制冷系统使用的制冷剂具有较强的环境破坏性,寻求绿色环保的制冷剂成为学术界和产业界关注的重点问题。二氧化碳（CO2）以其天然、环保、高效特点被公认为是最有前景的替代制冷剂之一,然而由于其热循环效率偏低、工作压力高,制约着它的推广应用,研究开发承压能力强、换热热流密度高的热交换器对于CO2工质的推广应用具有重要的理论意义和工程实用价值。本文面向跨临界CO2制冷循环的需求,应用微通道、微结构强化换热技术,提出一种用于跨临界CO2高效换热器的结构形式,研究其几何参数、工况参数对换热性能的影响以及用3D打印方式制造带有微结构的微通道换热器的可行性,以期为高效换热器的设计制造提供新的解决方案。本文应用微结构强化换热技术,把微结构的传热特性与提高换热器耐压强度结合起来,提出了一种传热性能好、耐压能力强、材料消耗少的微通道换热器设计方案,定义影响换热性能的结构参数,应用FLUENT软件,结合SST（shear-stress-transport）湍流模型对比分析了超临界CO2在光管、直肋管与微通道螺旋管换热器中的流动换热性能,结果表明:微通道螺旋管换热器具有明显的强化换热的作用。研究了微通道螺旋管换热器的多个结构参数对出口温度、压降等的影响,运用场协同的理论、换热系数和摩擦系数分析评价了强化换热的效果,采用正交试验法开展了微通道螺旋管换热器的结构参数优化的研究,将综合性能指标PEC（Performance evaluation criteria）用于评价微通道螺旋管换热器的性能,获得了微通道螺旋管换热器的换热效能影响因素的主次顺序以及一组微通道螺旋管换热器的最佳工艺参数。结合理论计算与ANSYS静力学分析,完成了具有外加强筋的微通道螺旋管换热器的壁厚设计与安全强度校核。本文制作了微通道螺旋管换热器单元结构,建立了与之配套的换热性能测试的实验验证装置,完成了耐压强度试验和换热性能测试实验,初步验证了所提出的具有外加强筋的微通道螺旋管设计方案的有效性与可行性。