本发明涉及一种棱柱式气冷堆热工水力综合实验回路系统，属于核技术领域，氦气瓶集装格内的氦气通过回路管道进入循环风机，循环风机流出的氦气分为两路：第一路气体经过电预热器被加热到设定入口温度，然后流入实验段，实验段内部的实验组件将第一路气体加热至设定出口温度，从实验段流出后进入混合器；第二路气体从循环风机流出后直接流入混合器，两路气体在混合器中混合后流出，进入换热器冷却，然后重新流入循环风机。本发明提供的实验系统能够实现对堆芯燃料组件、控制棒组件和结构部件关键热工水力现象的全高全压全温模拟，揭示流动传热机制和规律，为现有分析计算提供验证数据。