【Цель】 Для построения новой чистой и низкоуглеродной электросистемы необходимо разработать эффективные и гибкие технологии тепловой энергетики. Полузакрытый сверхкритический цикл двуокиси углерода (supercritical carbon dioxide, S-CO₂) осуществляет прямой нагрев рабочего тела путем сжигания топлива с чистым кислородом, обеспечивая эффективное производство электроэнергии и улавливание углерода. Настоящая работа направлена на исследование неясных характеристик теплообмена и массопереноса конденсации композитного рабочего тела CO₂/H_2O в подогревателе полузакрытого цикла S-CO₂. 【Методы】 Построена трехмерная численная модель течения и теплообмена конденсации композитного рабочего тела CO₂/H_2O, систематически изучено влияние массового расхода (2×10^–4–4×10^–4 кг/с), плотности теплового потока (–9––14 кВт/м²) и мольной доли входящего водяного пара (3.3%–20.0%) на распределение пленки конденсата, коэффициенты теплообмена и скорость массопереноса. 【Результаты】 Результаты показали, что средний коэффициент теплопередачи поверхности увеличивается с увеличением массового расхода, однако при разных массовых расходах существует различие в поведении среднего коэффициента теплопередачи по мере увеличения плотности теплового потока; осевая скорость массопереноса сначала возрастает, затем уменьшается вдоль направления потока, при низком массовом расходе и высокой плотности теплового потока конденсат собирается внизу трубы, при высоком массовом расходе и низкой плотности – располагается кольцеобразно; при увеличении мольной доли входящего водяного пара с 3.3% до 20.0% средний коэффициент теплопередачи увеличивается на 20.22%, пик скорости массопереноса смещается к входу. 【Заключение】 Результаты исследования могут служить теоретической поддержкой для проектирования подогревателей полузакрытого цикла S-CO₂, способствуя повышению эффективности системы и производительности улавливания углерода.

композитное рабочее тело CO_2/H_2O; численное моделирование; конденсация; характеристики тепло- и массопереноса; полузакрытый цикл S-CO_2