由于能源问题和环境恶化问题日益严峻,需要我们做到可持续发展以及与自然友好相处。对废气废水,可再生能源等低品位热能的回收利用可以带来较高的经济效益和环保效益。超临界有机朗肯循环是目前回收低品位热能最为有效的途径之一,同时对蒸发换热器的研究和优化,能有效提高系统的效率。超临界流体在拟临界区域会发生剧烈的物性变化,使得对流换热特性较亚临界状态复杂得多。本论文以超临界CO₂为研究对象,采用数值模拟的方法来探究流体在高效换热器中的对流换热特性。还有在针对不同的低品位热能回收对象下,分析了热边界条件的改变对传热特性带来的影响。主要研究内容如下:在恒定热流密度（UHF）条件下,探究了超临界CO₂在9mm的光滑直管中垂直向上流动时候的换热特性。在拟液体区域,最为容易发生传热恶化现象,特别是在高热流密度q和低质量流量G的工况中。在浮升力和剪切应力的作用下,壁温出现两次飞升现象。当流体温度高于临界温度后,由于比热Cp迅速减小,流体换热能力下降,所以壁温在拟气体区域单调上升。由于曲率的作用,螺旋管换热器有效地改善了传热恶化的现象,大大降低了轴向的壁温,提高了换热效率。由于在浮升力和离心力的共同作用下,使得局部换热特性发生较大的差异。在强浮升力的作用下,垂直分布的管子的最大壁温角在90°附近,在强离心力的作用下,最大壁温角在0°附近,当浮升力与离心力的作用相当的时候,周向最大壁温值出现在45°附近。超临界CO₂在两种不同边界条件下换热,传热特性有较大的差异。在CBC条件下的浮升力较UHF条件下被弱化了,流体受热更加均匀周向壁温差沿轴向逐渐减小。由于浮升力被弱化了,所以基于UHF条件下得到的经验公式都无法有效地预测换热。而在浮升力被弱化条件下获得的经验公式能有效进行预测,学者Mao和学者Li的关联式预测误差都在±20%以内。进一步说明了热边界条件对浮升力带来较大的影响。