1、核能作為一種清潔能源，是未來能源領域重要的發(fā)展方向之一，而再壓縮超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)由于其換熱效率高、能量密度大和性能穩(wěn)定等優(yōu)點，是第四代核反應的最佳循環(huán)類型之一，具有非常大的研究價值和應用前景。在超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)中，低溫回熱器的換熱性能和水力性能對整個系統(tǒng)循環(huán)有重要影響，而處于超臨界狀態(tài)的二氧化碳物性隨溫度劇烈變化成為制約回熱器性能的重要因素。本文針對超臨界二氧化碳物性隨溫度變化的特性，提出自適應流道設計以提高超臨界二氧化

2、碳再壓縮布雷頓循環(huán)中低溫回熱器的傳熱和流動特性，并通過系統(tǒng)的理論和實驗方法對這種新型回熱器進行了研究。
　　本文在對現(xiàn)有超臨界二氧化碳回熱器流道結(jié)構(gòu)研究和分析的基礎上，提出了解決二氧化碳物性劇烈變化的自適應流道的設計方案，即換熱器流道尺寸根據(jù)換熱器內(nèi)二氧化碳溫度變化而相應的改變，為了驗證這種設計思路的可行性，我們首先針對單個自適應流道，建立單個自適應流道的物理模型和數(shù)學模型，通過理論模擬計算，對超臨界二氧化碳自適應流道與普通流道的

3、傳熱和流動特性進行了比較。結(jié)果表明自適應流道綜合性能優(yōu)于普通流道，證明了自適應流道的可行性。
　　隨后在自適應流道研究的基礎上，提出了自適應流道回熱器的設計方案。首先建立了自適應流道回熱器的分析模型，通過數(shù)值模擬對自適應流道回熱器進行了數(shù)值模擬。模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)新型自適應流道可以有效降低回熱器的壓力損失50％左右，同時提高回熱器的對流換熱系數(shù)從而提高了回熱器的換熱有效度2％左右，此外自適應流道結(jié)構(gòu)還可以提高回熱器的緊湊型。
　　

4、最后，根據(jù)理論數(shù)值計算和文獻調(diào)研結(jié)果，提出了結(jié)合“S”形肋片的不連續(xù)通道自適應流道回熱器設計思路，同時從實驗方向進行研究?？紤]到新設計回熱器流道結(jié)構(gòu)的復雜性，我們通過金屬3D打印技術(shù)進行制作加工。其后為了驗證新型回熱器的性能，本文又搭建了一臺超臨界二氧化碳回熱器性能測試平臺。該實驗平臺包括超臨界二氧化碳壓縮機、實驗循環(huán)測試系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)三大部分。
　　在對回熱器的性能實驗研究中，一方面通過實驗結(jié)果與理論結(jié)果關(guān)鍵參數(shù)的對比，

5、實驗結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果誤差范圍在5％以內(nèi)，從而可以驗證數(shù)值仿真模型的準確性;另一方面通過實驗將新型回熱器和普通回熱器進行對比研究，結(jié)果表明:自適應流道回熱器可以顯著降低壓力損失:與普通流道“S”形肋片回熱器相比，新型回熱器的壓力損失最高可以降低到69％，同時自適應流道回熱器的有效度可以提高2％左右。實驗結(jié)果與理論結(jié)果相互吻合，結(jié)果表明自適應流道回熱器的水力性能和換熱性能均能得到提高。最后，本文通過對回熱器實驗數(shù)據(jù)和理論模擬數(shù)據(jù)的分析、歸