丙烷（R290）是一种天然环保制冷剂（ODP=0,GWP=3）,与CO2混合后可有效解决系统运行压力高、冷凝困难等问题,同时还可保证较高的系统循环效率,因此,CO2-丙烷二元混合工质在空调、热泵、制冷系统以及S-ORC动力循环系统中均具有广阔应用前景。本文对超临界CO2-丙烷二元混合工质在水平圆管内的传热特性进行实验研究和数值模拟研究,获得了管内混合工质物理场参数分布特性,分析了物性参数剧烈变化及浮升力效应对流动传热规律的影响,主要工作内容如下:本文搭建了超临界CO2二元混工质在水平圆管内流动传热的实验系统,与传统的D-B换热关联式进行对比,验证了所搭建超临界CO2混合工质流动传热实验系统的可靠性,为超临界CO2混合工质数值模拟研究湍流模型验证提供数据基础。本文开展了超临界CO2-丙烷混合工质在水平圆管内的数值模拟研究,分析了混合工质浓度配比、热流密度、质量流速、进口压力等影响因素对换热的影响,结果表明:CO2-丙烷混合工质可降低系统的临界压力提高临界温度,拟临界温度后混合工质的换热系数高于纯CO2。增加热流密度,削弱管内传热;增加质量流速,可提高管内传热。开展了超临界CO2-丙烷二元混合工质在水平圆管内物理场分布特性规律,研究表明:随着丙烷浓度增加,混合工质的比热容峰值逐渐减小,密度、比热容和导热系数大于纯CO2。流体间存在密度差所产生的浮升力效应使温度和速度分布沿径向分布和管长方向分布都产生了分层现象,管道顶部温度大于底部,管道顶部速度小于底部。质量流速增加使两侧流线变化比较规则,两侧漩涡较明显,湍动能和速度显著增强,使换热增强。开展了浮升力对超临界CO2-丙烷二元混合工质管内传热的影响,计算了三种浮升力因子,均大于其阈值,表明浮升力在超临界CO2-丙烷混合工质管内流动传热中起着重要作用,浮升力因子随流体温度的升高先增加后降低,随着质量流量的增加浮升力效应减弱增强了换热,随着热流密度的增加浮升力增强,削弱了管内传热。