超临界流体在火电机组、核电领域有着重要的应用。在第四代核能系统中，超临界水堆是唯一一种以轻水作为冷却剂的反应堆，具有装置简单，兼具经济性与安全性，因此至今超临界流体的流动传热特性也一直是相关领域的研究重点。而当换热过程是发生在双超临界流体之间时，流动与换热过程更加复杂特殊，值得深入探究。
本文在高温高压实验台上进行了双超临界流体在套管换热器内流动换热研究，压力23　MPa、25　MPa、28　MPa，质量流量541　kg·h-1、573　kg·h-1、604　kg·h-1，内管入口温度290℃、320℃、350℃，探究了不同参数下双超临界流体在套管内耦合换热特性　。
通过对实验数据分析，对超临界流体在套管换热器内流动换热机理以及影响因素进行了深入研究，结果表明由于拟临界点附近物性变化，尤其比热容的骤升，处于拟临界点附近的外管超临界流体主流温度与壁温温差骤降，发生传热强化。换热系数和差压对质量流量和运行压力更敏感，外管换热系数随着质量流量的增加而增加，随压力的增加而降低，外管流动阻力随质量流量的增加而增加，随压力的增加而降低。试验结果与已有关联式预测对比分析可以看出，双超临界下换热与流动更加复杂，无法用单相对流传热经验关联式准确预测，在已有经验关联式中引入双物性修正因子和入口效应修正因子，提出了适用于双超临界流体间的传热经验关联式与阻力经验关联式，并进一步分析了外管内表征加速效应和浮升力效应无量纲参数的变化规律，分析得出主流温度接近拟临界温度，流体浮升力与加速效应对流体换热影响减弱，发生传热强化。
在实验基础上，进一步通过数值模拟分析了内管轴线温度速度分布，内管纵切面的速度温度分布，布置方式、流量变化对换热与流动的影响。结果表明，外管主流温度处于亚临界区时，内管轴线温度、速度和内管中心上母线处温度、速度升高幅度较小，而外管主流温度处于超临界区时，内管轴线温度、速度和内管中心下母线处温度、速度升高幅度较大。外管入口温度高于拟临界温度区域时，沿管程的局部换热系数分布不均匀，由于物性变化导致沿管程的局部换热系数逐渐增加。
本文得到的双超临界水在套管换热器内流动换热的实验数据与理论分析，为今后双超临界流体的机理理解和相关换热设备设计提供了基础。