超临界有机朗肯循环（Organic Rankine cycle,ORC）可有效提高中低品位能源的利用效率,有机工质在超临界压力下的换热特性是影响超临界ORC系统性能、经济性和安全性的关键问题。本文针对ORC工质超临界压力水平流动换热特性展开研究,为换热器设计和系统优化提供理论基础和指导。本文首先从热力学角度分析了超临界换热过程对系统性能优化、换热器面积及工质选择的影响,明确了超临界换热研究的必要性。针对有机工质特点,搭建了超临界压力流体水平流动换热实验台,获得了典型ORC工质R134a在不同管径的水平管内对流换热基础实验数据,拓展了已有实验数据的范围。实验分析了各参数对换热的影响规律,指出评价浮升力对换热的影响应使用变物性强迫对流换热为比较基准,明确了换热强化/恶化的定义,分析归纳了浮升力对水平流动换热的影响体现在轴向的换热强化/恶化以及周向的壁温分布不均两个方面。评价了现有浮升力判据对有机工质的适用性,获得了适于超临界压力R134a水平流动的浮升力判据临界值;提出了新的浮升力实用判据qdin0.7/G1.2用于预测水平流动最大上下母线温差。为进一步揭示换热机理,进行了数值模拟研究。结果表明,上下母线换热能力的差异一定程度上来源于比热在边界层内的积分效应差异,但湍流强度的差异为更主要的因素。与强迫对流换热相比（无重力）,换热强化/恶化是由于湍流强度的增强或抑制造成的,与比热分布关系不大。浮升力引起的二次流造成下母线湍动能增强,上母线附近形成的较小的漩涡中心阻碍了顶部流体与其他流体的能量交换,抑制湍流强度,是引起上母线附近换热恶化的主要原因。并通过模拟计算进一步明确了管径、压力的影响机制。为实现不同种类工质之间换热数据的转化,基于现有丰富的竖直流动换热实验数据,进行了超临界混合对流换热流体模化方法初探。提出了数值模拟与方程分析相结合的研究思路,针对浮升力对换热的影响,基于数值模拟导出了用于模化质量流速的无量纲数Re-0.9πA,发展了适用于混合对流换热的超临界压力流体竖直流动换热流体模化方法,将模化方法的适用性拓展至混合对流换热。