超临界CO₂布雷顿循环具有效率高、结构紧凑、经济性好等优点,因而近些年来受到广泛关注。作为系统内关键部件,回热器和冷却器对循环性能有重要的影响。印刷电路板换热器（PCHE,Printed Circuit Heat Exchanger）结构紧凑、效率高、且能承受高温高压工况,非常适合用于该循环。与常规流体相比,超临界CO₂物性变化剧烈（尤其在拟临界点附近）,流动传热规律特殊而复杂。因此,为深入掌握超临界CO₂在PCHE中的流动换热特性,并促进兆瓦级的超临界CO₂布雷顿发电系统的工程应用,本文从理论分析、实验测试以及数值模拟三个方面对以超临界CO₂与超临界CO₂、超临界CO₂与水为工质的PCHE进行研究,主要工作和研究成果如下所示:（1）采用均分热流与均分传热面积法对PCHE换热器局部与整体热力特性进行分析讨论。当总换热量给定时,冷却器的局部对数平均温差、局部当量热导以及由传热引起的局部熵产数的极值点均在冷热侧流体的局部热容流率的交叉点附近。当总传热面积给定时,局部效能和由传热引起的局部熵产数容易受到局部热容流率比的影响。超临界CO₂的压力对其质量流量较大时的冷却器总熵产数影响很小。总传热量和总传热面积给定时,局部和整体的总熵产数主要依赖于局部和整体的传热引起的总熵产数。非平衡流动能够引起熵产的增加,尤其在冷侧热容流率较高的情况下熵产的增加较多。（2）完成搭建国内首座双回路全温全压超临界CO₂换热器综合试验平台,该测试平台最高压力和温度分别为32 MPa和600℃。百千瓦级的回热器模块和冷却器模块在该平台上测试成功并且运行良好,因此在该回热器模块和冷却器模块的基础上进行兆瓦级的回热器和冷却器设计均是可靠的。对于回热器,在所有实验测试情况下,回热器总传热量变化范围在107.3 kW¹20.8 kW之间,热侧压降的变化范围在39.7 kPa⁴7.2 kPa之间,冷侧压降变化范围在29.3 kPa⁴0.1 kPa之间,回热器热侧压降相比冷侧更容易受到超临界CO₂物性和通道结构影响。对于冷却器,在所有实验测试情况下,冷却器总传热量在64.5 kW至81.6 kW变化,超临界CO₂压降在32.8 kPa至87.9 kPa之间变化,水侧压降在22.9 kPa至58.2 kPa之间变化。冷却器超临界CO₂出口温度接近拟临界点时物性变化比两侧流量影响更加重要,并且热物性对传热性能的作用效果要比流动特性的作用效果强。（3）以测试平台所测得的冷却器实验数据为基础进行数值模拟,采用的标准k-?模型与实验数据吻合良好,并对其内部的流动传热规律和强化传热机制进行分析。结果发现:超临界CO₂的温度沿流动方向非线性变化,冷却器内部会出现夹点效应;两侧质量流量的变化对超临界CO₂努塞尔数峰值出现的位置有至关重要的影响,但是只有超临界CO₂质量流量会影响峰值大小的变化;曲率半径对通道拐角处的二次流影响不可忽略,曲率半径越小,速度场和温度梯度场的协同性越好,冷却器总传热量和压降越大,在考虑综合性能的情况下曲率半径为1mm时最合适。最终为使实验和数值模拟结果更具有普适性,发展了超临界CO₂经验关联式并对其进行验证,该经验关联式在普朗特数剧烈变化时更加适用。