大规模储热是聚光太阳能发电技术的重要优势。寻求合适的高温工作介质,提升发电效率,降低发电成本是聚光太阳能发电技术的发展方向之一。固体颗粒物的集热温度能够超过800℃,是一类储热温度高、价格低廉、环境友好的显性储热材料,基于颗粒集热储热的聚光太阳能发电系统极具应用研究价值。随着太阳能集热器设计水平的提升,使得高参数动力循环技术成为可能。超临界二氧化碳（SCO₂）布雷顿循环作为一种闭式循环,其透平入口温度超过700℃,压力超过20 MPa,且结构紧凑、体积小、耗水量低,效率高,极具发展潜力。为了进一步提升SCO₂透平入口参数,提出了基于太阳能颗粒集热的SCO₂布雷顿循环系统,采用高温颗粒间接加热SCO₂。颗粒-超临界CO₂换热器成为集热系统和动力循环系统的关键部件。浅层多级流化床换热器传热传质性能优异,床层压损小,适合作为超临界CO₂换热器的结构形式。因此本文自行设计并搭建了多级浅层流化床换热器冷态试验台,探究了床料的传质特性,为热态试验台的结构和参数设计提供指导。另外,如果缺乏可靠的换热器模型,系统设计和成本将面临诸多不确定性。因此,提出了超临界CO₂流化床换热器模型,以期为超临界CO₂流化床换热器设计提供理论指导依据。同时,本文基于欧拉双流体模型对单根水平埋管与鼓泡床之间的传热传质进行了数值模拟计算,以期为超临界CO₂流化床换热器设计和运行参数提供数值依据。研究的内容主要包括以下三个部分:第一部分自行设计并搭建了浅层多级流化床换热器冷态试验台。测量了床料的临界流化速度约为0.10m/s。比较了不同静床高度的流化特性曲线。分析了排料工况和空床启动工况的颗粒流动特性,结果表明,该流化床具备良好的流动传质特性。第二部分建立了超临界CO₂流化床换热器传热模型。针对100kW换热功率的换热器进行了研究。分析了埋管数量、埋管尺寸、颗粒粒径和流化气体温度对换热器性能的影响。结果表明:综合考虑换热器管材消耗和CO₂压力损失两个因素,换热器设计方案定为:管子外径10 mm,壁厚2.9 mm,管束数量97根。选择颗粒粒径越小,临界流化速度越低,从而导致流化气体流量越小,气体热损失越小,换热器热效率越高,并且可以显著降低风机能耗。提高换热器流化气体入口温度,有利于提升换热器热效率。在给定工况条件下,换热器热效率能达到99.64%。第三部分是基于欧拉双流体模型对鼓泡床水平埋管传热进行了数值模拟。比较了两种不同有效导热系数模型,获得了更加精确的壁面与床层之间的传热系数。分析了瞬时气固流动特性和埋管与床层之间传热的关系。考察了流化风速、颗粒粒径、床层温度对埋管与床层的传热系数的影响。研究了埋管周向时均传热系数分布特性。