超流氦冷却方式可以获得2 K以下的低温,有利于超导设备获得更大的电流、更强的磁场,在超导磁体及超导加速腔的冷却中应用越来越广泛。负压换热器是超流氦低温系统中影响液体获得率的核心部件,其结构及压降性能影响真空系统的功耗。因此,研究负压换热器的传热技术及压降性能,为超流氦系统的设计与优化提供依据,具有理论意义和应用价值。论文研究了负压换热器的换热性能与结构改型设计,主要研究内容如下:（1）研究分析了负压换热器的设计方法,针对层叠翅片式和翅片管式负压换热器,采用ε﹣NTU法进行了设计计算,得到了换热器的结构参数;分析了结构参数对换热器尺寸的影响规律;利用传热及压降计算经验公式校核了换热效率和压降,建立了三维几何模型。（2）采用CFD（Computational Fluid Dynamics）有限元分析软件ANSYS CFX,数值模拟研究了层叠翅片式和翅片管式负压换热器内工质的温度场、压力场及流场分布;得到了负压换热器的效率随工质流量增加而降低、压降随工质流量增加而增大的规律;与国内外同类型负压换热器的实验数据进行了比对分析,结果表明,数值计算与实验数据吻合较好。（3）根据层叠翅片式负压换热器的流场分布,改型设计了负压换热器,研究结果表明:通过对翅片孔、翅片间缝隙、翅片排布方式的改进,增大了流场中二次流涡旋的数量和强度,换热效率提高了15.97%。（4）基于2 K低温垂直测试平台,实验研究了层叠翅片式负压换热器的传热性能。测试结果表明,在3.5076 g/s的质量流量下,换热效率为82.29%。