水平管降膜蒸发技术作为一种高效节能换热技术,由于具有传热性能好、传热温差小、工质充注量少等优势,在能耗较高的制冷空调领域具有极大的应用前景。本文以相关实验物理模型为基础,分别建立了制冷剂R410A在水平单管外和蒸发器内降膜流动蒸发的三维数值模型,确定了计算模型和边界条件,明确了流动和传热的模拟流程。模拟分析了制冷剂R410A在水平管外降膜流动蒸发的过程,探究了管周向和轴向的液膜流动特点和局部传热系数分布特性。结果表明:水平管外降膜流动过程可以分为自由下落阶段、下落冲击阶段、自由绕流阶段和完全绕流阶段四个阶段,当流动稳定时,液膜厚度沿管周向分布呈先逐渐减小后增加的趋势,并在100°~120°附近达到最小值;局部传热系数沿周向分布则是先急剧减小而后趋于平稳,在接近管底时由于局部液膜堆积又迅速减小;沿管轴向液膜厚度和局部传热系数分布均呈现周期性波动的特点。模拟分析了不同参数对水平管外降膜流动特点和传热特性的影响规律。结果表明:总传热系数随着喷淋密度的增大而增大,当雷诺数到达2000后,总传热系数增加的幅度逐渐变小并趋于平稳;当喷淋密度较大时,热流密度的增大对传热性能的提升有一定的促进作用,而在喷淋密度较小时,效果则相反;随着蒸发温度的升高,总传热系数也相应变大;随着管径增大,管外液膜厚度和传热系数均逐渐减小;随着布液高度的增加,管外液膜周向分布整体呈现减小的趋势,而总传热系数呈现递增的趋势,管上半周液膜厚度的变化相对下半周较大;布液孔排布密度的增加会降低轴向液膜厚度分布的波动性,从而提升总传热系数;随着布液孔偏离管中心距离的增大,管外液膜流动会出现有规律的波动,从而一定程度上强化了传热,而随着偏移距离的进一步增大,管外液膜破裂形成“干涸”区域,此时传热系数会急剧降低。模拟探究了水平管降膜式蒸发器内部流体的流动和传热特性。结果表明:蒸发器壳程在布液器及上下端制冷剂出口处流体相对集中且流速较高,而在换热管束的降膜流动区域流速则较低且分布比较均匀;靠近下方的换热管壁表面更易出现壁面“干涸”区域;各换热管沿竖直向下方向管壁和管内流体均温度呈逐渐上升趋势,沿水平横向则是中部换热管内流体温度略高于两侧换热管;随着制冷剂喷淋密度的增加,换热管外壁的高温区域向进口方向移动并逐渐减少;换热管表面局部传热系数沿竖直方向呈下降趋势,且喷淋密度越小下降趋势越明显。本课题的研究成果将为今后水平管外降膜蒸发技术的研究及应用提供一定的理论支撑及参考。