HCFCs类制冷剂具有较高的GWP(温室影响指数)且ODP(臭氧衰减指数)不为0,大量使用会使全球变暖和臭氧层空洞等环境问题加剧。在制冷、空调和热泵领域内,常用的HCFCs类制冷剂主要是R22,因此,R22的替代十分紧迫。研究发现,R290是R22的优良替代选择,R290在应用中需要解决的首要问题是可燃性问题,有必要减少R290在系统中的充灌量,在维持系统原有制冷能力的前提下采用小管径传热管是不错的选择。因此,本文主要采用数值模拟和实验研究相结合的方法,对R290在小管径水平管内的凝结换热特性进行研究。本文首先采用CFD软件FLUENT19.0对R290在4mm管径水平铜管内的凝结换热特性进行数值模拟。在模拟中,选择了合适的湍流模型、多相流模型,并编写UDF(用户自定义函数)。分析了管内温度场、速度场、压力场和气液相分布规律,得出在质量流速180~250 kg/(m~2·s)、热流密度5~8kW/m~2、干度0.1~0.9的工况范围内,质量流速、热流密度越大时,R290的凝结换热系数越大,干度越高时,R290的凝结换热系数越大的结论。然后在相同工况下进行R290在水平管中的凝结换热特性实验,将实验结果与6个经典的水平管内纯工质凝结换热系数关联式计算值进行对比,得出Cavallini A等和Bohdal T等对水平小管内R290凝结换热系数的预测精度相对较好,分别有79.05%和86.67%的数据点在30%误差线以内;此外,将实验所得结果与数值模拟结果比较,得出模拟值均偏高,其相对于实验值的绝对偏差在17%以内,认为模型合理,并尝试对误差原因进行解释。最后,对质量流速和管径的影响特性进行模拟,发现在330~480 kg/(m~2·s)范围内,质量流速越大,凝结换热系数越高。按照上述建模方法,分别建立了3、5和7mm管径冷凝模型,用数值模拟方法研究了以上管径水平管中R290的凝结换热特性,指出在研究管径范围(3~7mm)内,减小管径使得凝结换热系数增大,主要是因为管径的减小促使非环形流向环形流过渡的位置提前,环形流区域扩大,强化了换热。