水平管降膜蒸发器具有传热效率高、传热温差小、运行成本低等诸多优点,被广泛应用于海水淡化、核能化工、空调制冷和污水处理等领域。对水平管外降膜流动与传热的研究,有利于认识降膜流动与传热的相互作用,发展具有广泛适用性的降膜传热技术。水平管降膜传热的管间流体流动与管面液膜流动相互影响、相互作用,共同决定了管外传热状态。目前对管间流型的认识尚不全面,仍停留在基本流型及过渡流态上,特别是对滴状流的认识,仍有不清晰之处。为了全面而深刻地认识管间流型和滴落现象,有必要对管间流体流动进行深入研究。此外,关于水平管降膜传热的研究大多针对平均对流传热系数,对局部对流传热系数的研究有明显不足,尤其缺乏能适用于工程实际的考虑多种参数的局部对流传热系数关联式。因此,需要对水平管外局部对流传热系数进行深入研究。本文采用实验和数值模拟的方法,对水平管降膜管间流态、管面液膜流动和管外局部对流传热系数分布进行了研究。具体的研究内容有:研究了操作参数和结构参数对水平管降膜管间流型的影响。搭建了水平管降膜流动实验平台,利用高速摄像仪观测了水平管间流体流动。基于对管间流体流动的动态图像的分析,辨识了多种管间流动形态,揭示了喷淋密度、管间距、管径、流体温度和流体物性对管间流型的影响,阐述了表面张力和流体粘度对管间流型的作用机制,建立了考虑流量、管间距和流体温度的纯水的管间流型分布图谱。研究了水平管降膜管间滴状流动。采用高速摄像仪观测了管间滴状流动,定量地界定了滴状流的四个过程:液滴的生成、液滴的下落、液滴的撞击和液颈的断裂回缩,揭示了流量、管间距和流体物性对液滴流动过程的影响。基于提出的四个过程,并依据不同的液滴形态特征,进一步将滴状流区分为完全滴状流、吊坠滴状流、不完全滴状流、堆积滴状流和不完全回缩滴状流,并建立了纯水的滴状流态分布图谱,揭示了管间滴状流态随流量和管间距的转变规律。分析了液滴下落速度、液滴直径、分离长度、液颈收缩、悬垂柱和卫星液滴演变以及滴落点间距等管间滴状流的流动特征,建立了完全滴状流的多个模型,包括液滴逃逸长度模型、主液滴直径模型、液滴分离长度模型、液颈收缩模型和滴落点间距模型。研究了水平管降膜的管外局部对流传热系数分布。搭建了水平管降膜局部传热系数测量实验平台,采用旋转法测量了柱状流和片状流的管面壁温分布。归纳了柱状流和片状流的管外局部传热系数分布规律。揭示了喷淋密度、管间距、平均热流密度和入口流体温度对柱状流和片状流的局部传热系数分布的影响。上述四个参数对局部传热系数影响效果的强弱是:入口流体温度>管间距>喷淋密度>平均热流密度。片状流局部传热系数沿周向先急剧下降,然后缓慢下降,最后略有升高。根据局部传热系数沿周向变化规律,界定了水平管面的三个传热区域:冲击传热区（约θ=0°-40°）,热扩散传热区（约θ=40°-150°）和尾部脱离传热区（约θ=150°-180°）。根据不同区域的传热机理,建立了考虑喷淋密度、管间距和流体物性影响的不饱和流体管外局部传热系数关联式。为了揭示操作参数和结构参数对管面液膜厚度分布与波动的影响,对不同流型的管外液膜流动与传热进行了数值模拟研究。分别建立了 3D柱状流和2D片状流模型,模拟了管面液膜铺展过程、管外液膜厚度、液膜波动以及管外局部传热系数分布。揭示了喷淋密度、管间距、热流密度和入口流体温度对液膜厚度与液膜波动以及局部传热系数分布的影响。上述四个参数对液膜厚度影响效果的强弱是:喷淋密度>入口流体温度>管间距>热流密度。