在当今世界能源紧缺的背景下,寻求节能高效的能源利用设备具有重要意义。水平管降膜蒸发技术经历了许多年的研究历程,已被证明具有传热效率高、节能节水、容易实现多效操作等优点,具有广阔的发展前景。然而,水平管外降膜流动与传热过程是一个多种因素共同影响的复杂两相流动与热质传递过程。一方面,水平管内外两侧均发生相变;另一方面,换热性能受喷淋水流量、管径、管型及温度等流动参数或几何参数的影响。当引入气流条件时,降膜过程将变得更加复杂。因此,深入研究气流作用下的降膜流态、液膜厚度和速度分布以及传热性能等,对水平管降膜蒸发设备的设计应用有极其重要的学术价值和工程意义。本文在文献调研的基础上,确定了研究方向及内容。以竖直方向排列的两根水平管为研究对象,建立了三维数学物理模型,重点研究气流作用下水平管外降膜流动与蒸发传热过程,同时分析气流速度、喷淋流量和管间距等因素对降膜的影响规律。模拟分析了气流条件下水平管外降膜流态、液膜厚度和速度分布情况。结果表明:逆流气流带来的气液界面剪切力对液膜的流动具有阻碍作用,不同速度的气流会使液膜在水平管外的铺展出现不同程度的滞后。在喷淋Re数一定的条件下,随逆流气流速度的增加,液膜厚度整体变厚。沿圆周方向上的液膜速度随风速的增大而减小,并且在底部尾流区速度波动明显。对于轴向分布,由于液膜流动性质不同,θ=0°时,液膜流速随气流速度的增大而增大,而在θ=90°时,液膜速度随气流速度的增大而减小。在气流速度一定的条件下,增大喷淋Re数,液膜厚度及速度均增加;增大管间距,θ<60°范围的液膜厚度减小,其余位置处的膜厚几乎不受管间距的影响。模拟分析了气流条件下水平管外降膜蒸发传热性能。结果表明:沿圆周方向换热管壁温先迅速升高后缓慢升高最后出现波动。随逆流气流速度增大,换热管同一截面处的壁面温差先增大后减小。局部传热系数与液膜厚度之间关联密切。沿圆周方向,二者先急剧降低后缓慢降低,在θ=160°以后,局部传热系数迅速下降而液膜厚度有所增大。逆流气流会使传热恶化。在较低气流速度下明显削弱传热效果,在较高气流速度下,传热系数略有提升但变化幅度很小。在气流速度一定的条件下,增大喷淋Re数,局部传热系数升高,上管换热效果优于下管。