自然工质CO2作为制冷剂应用于制冷空调领域,具有减小臭氧层破坏和缓解全球气候变暖的重要意义。本文以跨临界CO2循环中气体冷却器为研究对象,采用理论分析和实验研究相结合的方法,研究超临界压力下CO2的换热性能,为气体冷却器的优化设计提供理论依据。自然工质CO2的比热、粘度、密度等物性参数等随温度和压力有很大的变化。超临界下,质量流量、压力、热流密度、管径和浮升力、润滑油和流体的流动方向等都是影响CO2在气体冷却器中换热的因素。对CO2的换热关联式进行了总结,筛选了其中四个换热关联式,采用EES软件编程,计算不同C02质量流量和压力下C02工质侧的换热系数。换热系数随CO2温度的降低均呈现以较小的速率先增大,达到最大值后又以较大速率减小的规律。增加CO2的质量流量可提高CO2工质侧的换热系数。换热系数达到峰值所对应的温度值不随CO2质量流量的改变而改变,但随着CO2侧压力的改变而变化。结合已有的二氧化碳跨临界制冷循环试验台,进行CO2工质侧的质量流量、压力和冷却水流量对气体冷却器换热性能影响的实验研究。结果表明：CO2工质侧的质量流量和压力是换热性能的主要影响因素；CO2工质侧的换热系数与从CO2工质侧到冷却水侧总的换热系数趋势一致；通过实验结果与四个关联式计算结果的对比,最后确定Gnielinski关联式作为本试验台CO2工质侧换热系数的关联式。