在全球变暖,臭氧层遭到破坏,环境问题日益严重的当下,天然制冷剂作为合成制冷剂的替代品重新回到了人们的视野。CO2天然环保,无毒无害,作为天然制冷剂有着十分广阔的发展前景。在CO2跨临界制冷系统中,气体冷却器是一个重要部件,对系统的制冷效率起着十分关键的作用。然而受CO2的物性限制,在超临界工作条件下常规空冷式CO2气体冷却器的体积往往较为庞大,限制了其使用。因此,本文对三种结构形式的CO2气体冷却器的性能进行了分析,以期获得效率高、占地小的气冷机结构。文中通过使用MATLAB对不同型式的气体冷却器进行数学建模,开展传热特性的计算分析,主要内容如下:（1）对CO2气体在超临界区的物性变化进行了研究,对气体冷却器的传热过程进行了分析。在此基础上对给定工况下的V型翅片管空气冷却式气体冷却器通过划分微元的方式进行了传热计算,分析传热薄弱的部分,并针对薄弱部分提出了加湿和喷淋结构形式;（2）在常规空冷式气体冷却器的空气入口处设置加湿装置对空气进行加湿,对加湿过程的空气状态发生的变化进行了理论分析,并计算研究了加湿至不同温度、湿度后气体冷却器的传热情况。建立了经过加湿后的气体冷却器的物理模型,在给定工况下对其内部制冷剂、空气的温度分布进行了分析;（3）在空冷式气体冷却器顶端设置喷淋器得到蒸发式气体冷却器,对蒸发式气体冷却器内部制冷剂、喷淋水和空气的能量变化进行了理论分析,在此基础上对给定工况下的蒸发式气体冷却器进行了传热计算,得到了满足换热量要求的换热器结构。建立了蒸发式气体冷却器的物理模型,对其内部制冷剂、空气和喷淋水的温度分布进行了分析;（4）基于以上的计算分析,对不同结构形式的气体冷却器的换热特性进行了对比分析,为气体冷却器在工业上的应用提供了参考依据。