【목적】 청정 저탄소 신형 전력 시스템 구축을 위해 효율적이고 유연한 화력 발전 기술 개발이 필요하다. 반폐쇄형 초임계 이산화탄소(supercritical carbon dioxide, S-CO₂) 순환은 연료와 순수 산소의 연소를 통해 작업 유체를 직접 가열하여 효율적인 발전과 탄소 포집을 동시에 실현한다. 본 논문은 반폐쇄형 S-CO₂ 순환 열회수기 내 CO₂/H_2O 복합 작업 유체의 응축 열전달 및 물질 전달 특성이 명확하지 않은 문제를 탐구하는 것을 목적으로 한다. 【방법】 CO₂/H_2O 복합 작업 유체 응축 유동 및 열전달 3차원 수치 모델을 구축하여 질량 유량(2×10^–4～4×10^–4 kg/s), 열유속 밀도(–9～–14 kW/m²) 및 입구 수증기 몰 분율(3.3%～20.0%)이 응축 액막 분포, 열전달 계수 및 물질 전달 속도에 미치는 영향을 체계적으로 연구하였다. 【결과】 결과는 평균 표면 열전달 계수가 질량 유량 증가에 따라 증가하지만, 서로 다른 질량 유량에서 평균 열전달 계수가 열유속 밀도 증가에 따른 변화 경향이 다름을 나타낸다; 축방향 물질 전달 속도는 유동 방향을 따라 먼저 증가했다가 감소하며, 낮은 질량 유량과 높은 열유속 밀도 하에서 응축수가 관 바닥에 집중되고, 높은 질량 유량과 낮은 열유속 밀도 하에서는 고리 모양으로 분포한다; 입구 수증기 몰 분율이 3.3%에서 20.0%로 증가할 때 평균 열전달 계수는 20.22% 증가하고 물질 전달 속도 피크는 입구 쪽으로 이동한다. 【결론】 연구 결과는 반폐쇄형 S-CO₂ 순환 열회수기 설계에 이론적 근거를 제공하여 시스템 효율 및 탄소 포집 성능 향상에 기여할 수 있다.

CO_2/H_2O 복합 작업 유체; 수치 시뮬레이션; 응축; 열전달 및 물질 전달 특성; 반폐쇄형 S-CO_2 순환