工业生产环节中,脱硫浆液、高炉冲渣水、航天炉循环灰水等各种废液中蕴含着充足的余热资源,由于在各种废液中普遍存在着不同类型的强腐蚀性溶质等杂质,与直接同废液换热获取余热的方式相比,通过制造真空环境将余热废液闪急蒸发可以清洁、方便地得到含大量潜热的低温蒸汽,通过闪蒸+蒸汽冷凝的余热提取方式具有腐蚀结垢风险小、污染小等优点。从已有的闪蒸设备设计方案与运行情况来看,在闪蒸的具体过程分析及闪蒸室的设计方面还没有十分成熟的理论进行解释与指导,对闪蒸过程进行进一步分析以揭示大空间内含不凝气工质流动闪蒸过程的相变机理与特性是十分有必要的。考虑到闪蒸室内压力分布不均匀、相变过程由压力驱动的特点,本文从纯水闪蒸的数值模拟出发,构建了基于VOF模型的压力驱动相变闪蒸模型,对纯水工质的闪蒸机理与特性进行了探究。瞬态数值模拟的结果表明,闪蒸启动后,闪蒸室内的闪蒸现象由整个空间发生的剧烈闪蒸过程向分层闪蒸现象变化并趋于稳定,这一稳定形态依赖于入口来流带来的水体温度提升与水体闪蒸导致的水体温度下降的平衡。进一步通过对不同入口过热度、初始液位高度与表观停留时间下闪蒸模拟的结果分析,探究发现了蒸汽的产生通过影响水体撕裂程度而弱化水压分层现象的正反馈规律。根据闪蒸室实际运行工况,本文选取研究范围为ΔTin=2～5 K,h=0.3～0.8 m,tah=10～50s的闪蒸工况进行数值模拟研究。研究范围内,入口过热度与初始液位高度的提升可以使蒸汽发生速率分别提升最高4.7、2.1倍,表观停留时间的增加导致蒸汽发生速率最多降低了约60%;从来流能量的利用和入口工质的转化率角度而言,入口过热度越高、初始液位高度越小、表观停留时间越大,则闪蒸过程的平衡程度越高,且入口工质的转化率越大。以纯水闪蒸的机理及特性分析为基础,进一步探究了不同闪蒸室宽度、长度、入口尺寸与入口高度对闪蒸过程的影响,并通过实验设计进行了不同工况下的闪蒸数值模拟,建立得到了不同闪蒸室结构参数与不同闪蒸工况下的纯水闪蒸蒸汽发生速率实验关联式,为闪蒸设备的设计提供了指导思路。通过对纯水闪蒸数学模型进行补充,分析了闪蒸过程中工质携带、溶解的不同流量的不凝结气体的影响。相比于纯水入口工质,在入口携CO2体积分数为1～10%的不同工况下,出口蒸汽CO2占比为0.13～1.16%,蒸汽产生速率提升了约4.8～20.0%;入口溶解CO2质量浓度大小为0.0661～0.1688%的不同工况下,出口蒸汽CO2占比为0.011～0.030%,蒸汽产生速率提升了约2.1～7.5%。