在蒸發(fā)式冷凝器內(nèi)，實(shí)際上是氣液兩相流在水平管束上呈降膜蒸發(fā)的傳熱傳質(zhì)過(guò)程，其難點(diǎn)也在于液膜流動(dòng)、蒸發(fā)及氣液界面的傳熱傳質(zhì)。降膜蒸發(fā)也廣泛應(yīng)用于其他熱質(zhì)交換設(shè) 備中，如降膜蒸發(fā)器，海水淡化裝置及干燥裝置等。盡管這些設(shè)備中的降膜蒸發(fā)過(guò)程不存在 氣流相流動(dòng)，但對(duì)研究氣液兩相流蒸發(fā)也有一定作用。國(guó)內(nèi)外有大量的文獻(xiàn)對(duì)降膜蒸發(fā)的換熱特性、水膜流動(dòng)特性及微細(xì)界面和波動(dòng)特性進(jìn)行了研究，但卻很少有人將這些理論實(shí)際應(yīng)用到蒸發(fā)式冷凝器氣液兩相流蒸發(fā)的全過(guò)程中。盡管如此，但這些研究仍為我們提供了很好的借鑒作用，并促使我們將這些理論應(yīng)用于蒸發(fā)式冷凝器傳熱傳質(zhì)的研究。
對(duì)降膜蒸發(fā)傳熱的理論研究較早是由Nusselt提出來(lái)的，早在1916年Nusselt就對(duì)光滑平板上層流下降液膜進(jìn)行了理論模擬，在忽略界面波動(dòng)和氣相剪應(yīng)力影響的前提下，通過(guò)求解降膜動(dòng)量方程和能量，得到了液膜傳熱膜系數(shù)及液膜厚度。
1 980年，美國(guó)D．Yung等人分析了降膜蒸發(fā)過(guò)程中氣液的相互作用，利用經(jīng)典水力學(xué)中的泰勒不穩(wěn)定性原理對(duì)水平管束間液滴分布進(jìn)行了分析，并用高速攝像在61 m/s的速度下得到了液滴脫落過(guò)程。
1 980年，美國(guó)E．N．Ganic等人實(shí)驗(yàn)研究了過(guò)冷水流通過(guò)有電加熱的水平圓柱體的過(guò)程，考察了液膜流量和管表面熱流量對(duì)液膜破裂的影響。實(shí)驗(yàn)觀測(cè)看到，管問(wèn)存在滴狀流和柱狀流，且流型受管間距的影響。傳熱系數(shù)隨水膜流量和管間距增大而增大。
1 986年，德國(guó)J．Mitrovic實(shí)驗(yàn)研究了水平加熱管表面與管外水膜的流動(dòng)和傳熱過(guò)程。結(jié)果表明，水平管束問(wèn)存在滴狀流、柱狀流及片狀流三種流動(dòng)形態(tài)，而流態(tài)與管間距、流量 和液體性質(zhì)有關(guān)，管表面到水膜的傳熱過(guò)程與水膜Re數(shù)、管間距和流動(dòng)形態(tài)有關(guān)。
1994年，德國(guó)R．Armbruster和J．Mitrovic研究了水平光滑圓管管束問(wèn)降膜流動(dòng)形態(tài)，通過(guò)可視化研究了管間距、流域和溫度對(duì)流態(tài)的影響，繪出了流態(tài)圖；并且還發(fā)現(xiàn)液柱間距 與泰勒不穩(wěn)定原理有很好的吻合性。
1995年，周孝清、陳沛霖探討了氣液逆流條件下，氣流流動(dòng)對(duì)豎直平板上水膜流動(dòng)和較小淋水量（較小噴淋密度）的影響，通過(guò)模型理論分析得到無(wú)剪切力時(shí)的較小淋水量0.04876kg.m-2s-1,與Doniec的實(shí)驗(yàn)測(cè)試值偏差小于10%。同時(shí)還給出了氣液逆流操作的剪切力推薦范圍-（1/3)
1997年，秦偉等人指出，自由降膜流的表面覆蓋著不規(guī)則波，這種表面波對(duì)傳熱傳質(zhì)強(qiáng)化和液膜不穩(wěn)定性有重要作用。在液膜雷諾數(shù)Re=440~5000范圍內(nèi)，采用電導(dǎo)法對(duì)豎直 管外自由降膜流動(dòng)的局部液膜厚度進(jìn)行了測(cè)量，揭示了表面波的形態(tài)和演化特性。
1 998年，德國(guó)R．Armbruster和J．Mitrovic對(duì)光滑水平管非飽和蒸發(fā)過(guò)程進(jìn)行了研究，提出了一個(gè)水平管外水一空氣流動(dòng)蒸發(fā)傳熱傳質(zhì)模型，討論了水和空氣流量、分布狀態(tài)及盤(pán)管布置方式對(duì)盤(pán)管傳熱和水膜溫度的影響，并以此為基礎(chǔ)建立了經(jīng)驗(yàn)方程。
1 998年，周孝清，陳沛霖針對(duì)豎直壁面上水膜和空氣傳熱傳質(zhì)耦合過(guò)程，建立了直壁面液膜流動(dòng)簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型，較準(zhǔn)確反映了液膜流動(dòng)和空氣流動(dòng)間相互作用的關(guān)系。
1999年，代彥軍，張鶴飛進(jìn)行了降膜蒸發(fā)冷卻復(fù)合傳熱傳質(zhì)研究，建立了描述錯(cuò)流式降膜蒸發(fā)傳熱傳質(zhì)過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，對(duì)氣相微分方程采用積分求解，導(dǎo)出了可確定氣液界面溫濕度的數(shù)學(xué)表達(dá)式。計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致，且得到蒸發(fā)冷卻器通道內(nèi)的氣流溫濕度和氣液界面溫度分布的曲面。
1 999年，大連理工大學(xué)沈自求教授闡述了在氣一液兩相流傳遞研究方面的工作，提出了界面氣化熱阱增強(qiáng)傳熱的原理。
1999年，魚(yú)劍琳等人，針對(duì)管式間接蒸發(fā)冷卻器，進(jìn)行了水平單管外流動(dòng)水膜與橫掠空氣之間對(duì)流傳質(zhì)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定，獲得了實(shí)驗(yàn)關(guān)系式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，管外水膜流動(dòng)狀況對(duì)傳 質(zhì)系數(shù)有較大的影響。這說(shuō)明以往根據(jù)Lewis關(guān)系式，用空氣橫掠光管時(shí)的對(duì)流換熱系數(shù)來(lái) 推算有流動(dòng)水膜存在時(shí)的對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)是不夠準(zhǔn)確的，計(jì)算結(jié)果相差70%~160%。
1999年，劉振華對(duì)細(xì)小管內(nèi)過(guò)冷水和空氣高速兩相流的換熱特性進(jìn)行了研究。采用紊， 流兩相流模型進(jìn)行解析，揭示了其內(nèi)在規(guī)律與各種變量間的影響關(guān)系，確認(rèn)過(guò)冷水一空氣兩相流動(dòng)有很高的傳熱系數(shù)。
1 999年，葉學(xué)民等人研究了自由降膜表面波的流動(dòng)及其傳熱特性，建立了數(shù)學(xué)模型， 提出了計(jì)算方法。再用有限差分法求解動(dòng)量方程和連續(xù)性方程，得到了層流降膜內(nèi)的速度和壓力分布。在恒熱流密度情況下分析了換熱系數(shù)和表面波的關(guān)系。
1999年和2000年劉振華，朱群志等人采用層流和紊流兩種模型對(duì)水平排管外降膜蒸發(fā) 換熱過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值解析計(jì)算，然后將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值以及其他人的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比 較。結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)值處于層流解和紊流解之間，更接近紊流解。
2000年，清華大學(xué)王補(bǔ)宣院士等對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和界面質(zhì)擴(kuò)散量級(jí)的估算表明，降 液膜表面存在著可觀的“毛細(xì)誘導(dǎo)界面蒸發(fā)”現(xiàn)象，并通過(guò)關(guān)聯(lián)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到了有效毛 細(xì)半徑的表達(dá)式，將這一表達(dá)式與表面蒸發(fā)率的計(jì)算式結(jié)合，得到了毛細(xì)誘導(dǎo)界面蒸發(fā)的計(jì) 算式。
2001年，吳金星等人開(kāi)發(fā)了一種用于降膜蒸發(fā)的新型傳熱元件——橢圓腔板束，由于 其合適的曲率范圍，相對(duì)于圓管和平板它可以使水膜湍動(dòng)程度更強(qiáng)，更易鋪展，從而更利于 傳熱和蒸發(fā)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，橢圓腔板束相對(duì)于圓管管束其蒸發(fā)傳熱系數(shù)提高了29. 6%， 總傳熱系數(shù)提高了22. 2%。
2001年，F(xiàn)eddaoui等對(duì)豎直管內(nèi)降液膜蒸發(fā)過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值研究，考察了液膜溫度和 流率、氣流Re數(shù)對(duì)蒸發(fā)式冷卻效果的影響，認(rèn)為液膜內(nèi)部及界面的微對(duì)流過(guò)程對(duì)傳熱速率起了決定性作用。
2001年，師晉生和陳玉宙研究了自由表面磨擦和蒸發(fā)對(duì)過(guò)冷下降液膜傳熱的影響。從 理論上對(duì)下降液膜在自由表面上存在反向剪切力和蒸發(fā)散熱情況下的換熱特性進(jìn)行了分析，得到了膜厚、換熱系數(shù)的無(wú)量綱關(guān)系式，討論了剪切力、液膜雷諾數(shù)、壁面熱流、蒸發(fā)率對(duì) 流動(dòng)和傳熱的影響。
2002年，劉振華等人進(jìn)行了豎直管內(nèi)降膜一高速空氣環(huán)狀兩相流蒸發(fā)換熱特性的理論分析。結(jié)果表明，在直徑2 - 3mm的細(xì)小管內(nèi)，重力的影響可以忽略不計(jì)，氣液間摩擦力起 支配作用；在直徑10mm左右的普通尺寸管內(nèi)，重力的影響不能忽略；在直徑更大的管內(nèi)，重力的影響起支配作用。對(duì)一定熱流密度條件下的換熱特性得到了數(shù)值解并整理簡(jiǎn)化了計(jì)算公式。
2002年，許莉等人研究了水平管外壁液膜流動(dòng)狀態(tài)及其對(duì)傳熱的影響。采用智能化薄膜厚度測(cè)試儀對(duì)水平管外液膜流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行了研究，得到了液膜厚度的幾率分布和平均 厚度。
2002年，瑞士J．F．Roques等人對(duì)水平圓管和強(qiáng)化傳熱管表面降膜流動(dòng)形態(tài)進(jìn)行了研究。
2003年，易杰和劉振華通過(guò)數(shù)值計(jì)算研究了豎直細(xì)小傳熱管內(nèi)高速空氣一過(guò)冷水非沸騰環(huán)狀兩相流的傳熱傳質(zhì)特性。計(jì)算結(jié)果表明，在細(xì)小管內(nèi)壁上過(guò)冷水形成了非常薄的液 膜，壁面熱流密度可以分為液膜吸熱、液膜蒸發(fā)和氣相（濕空氣）吸熱3部分。在管內(nèi)下 部的環(huán)狀流區(qū)域內(nèi)，液膜蒸發(fā)換熱是支配性的傳熱方式，并具有十分強(qiáng)的換熱能力。
2003年，師晉生等人，對(duì)豎直管內(nèi)過(guò)冷下降液膜在逆向空氣一水蒸氣流動(dòng)作用下的換熱提出了一個(gè)分析模型。液膜采用邊界層近似理論，對(duì)空氣一水蒸氣混合氣采用由熱質(zhì)傳遞比擬理論引出的關(guān)聯(lián)式進(jìn)行分析，考察了各種條件下液膜的厚度、溫度、吸收熱量及蒸發(fā)熱量沿流向的變化，與相關(guān)研究進(jìn)行了對(duì)比，表明了模型的合理性。
2003年，陳彥澤等人綜述了自由降膜傳熱傳質(zhì)數(shù)值模擬技術(shù)的研究進(jìn)展，指出大多數(shù)模型都是在早期Danckwerts的表面更新模型和Lewis的雙阻理論基礎(chǔ)上提出的，而近年來(lái)研究多考慮到湍流和表面波動(dòng)的影響作用。
2004年，田勇，王曉東和彭曉峰進(jìn)行了氣液相變過(guò)程亞穩(wěn)態(tài)體相內(nèi)部界面分析，深化了對(duì)氣液相變物理機(jī)制的認(rèn)識(shí)。
2004年，師晉生在給定氣流條件下，通過(guò)聯(lián)立熱平衡和能量微分方程，對(duì)受逆向氣流作用的層流過(guò)冷下降液膜的換熱提出了一個(gè)簡(jiǎn)化分析模型，考察了無(wú)量綱初始溫度、加熱 強(qiáng)度、貝克利數(shù)及氣流剪切力對(duì)液膜流動(dòng)與換熱的影響。
2005年，宋臻在建立空氣與水逆流直接接觸的任意熱質(zhì)交換過(guò)程模型的基礎(chǔ)上，利用能量分析的基本方法，推導(dǎo)出了在揭示空氣與水逆流進(jìn)行熱質(zhì)交換時(shí)，空氣和水的狀態(tài)參數(shù)以 及過(guò)程的無(wú)量綱傳質(zhì)單元數(shù)NTUm、傳熱單元數(shù)NTUh和水氣比B之間有內(nèi)在規(guī)律的通用方 程組，并給出計(jì)算方法。
2006年，華南理工大學(xué)分析了來(lái)流流場(chǎng)對(duì)蒸發(fā)式冷凝器性能的影響。結(jié)果表明，CFD 模擬與實(shí)驗(yàn)偏差不很過(guò)15%，來(lái)流速度在1.5 ~4, Sm．s-1范圍內(nèi)，排熱量偏移19. 3%,，壓降偏移9.4 %；來(lái)流進(jìn)入角在一45度到45度時(shí)，排熱量偏移15.5%，壓降偏移18.0%，合適的來(lái)流人口速度為2.4 ~3. 3m．s-1，適宜來(lái)流進(jìn)入角為一15度到20度。
2006年，華南理工大學(xué)朱冬生教授等人研究了濕空氣和水膜流動(dòng)對(duì)蒸發(fā)式冷凝器性能的影響。分析測(cè)試了空氣參數(shù)，如濕球溫度、迎面風(fēng)速、水膜分布及水膜溫度對(duì)蒸發(fā)式冷凝 器性能的影響。
2006年，華南理工大學(xué)對(duì)蒸發(fā)式冷凝器管外水膜與空氣傳熱性能及機(jī)理進(jìn)行了研究。得到了管外水膜與空氣傳熱系數(shù)計(jì)算式，較大相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為12.2%，進(jìn)而分析了蒸發(fā)式冷凝器中水膜與空氣的傳熱機(jī)理。
