蒸发制冷循环系统作为机载环控系统的重要组成部分,对其冷凝换热机理的研究具有十分重要的意义。本文以垂直旋转状态下板式换热器为研究对象,利用实验和数值模拟相结合的方法,研究了旋转状态下板式换热器的冷凝换热特性。选取R22作为制冷剂,设计单级压缩制冷剂循环系统,并搭建旋转换热实验台。通过改变换热器的放置角度、R22进口流量、冷却水进口流量、转速等条件,对不同工况下R22的冷凝换热过程进行研究。运用数值模拟方法,分析不同转速下板片流道内R22冷凝换热过程。当换热器处于静止状态时,R22进口流量从18 m3/h增加到28 m3/h,R22侧换热系数、冷却水侧换热系数以及总传热系数都呈增长趋势。为研究重力对换热的影响,对0~180°放置的板式换热器内流体的换热特性进行实验分析,得到R22侧出口压力、温度及换热系数受重力影响的变化范围均在4%以内,冷却水侧换热系数几乎不受影响。由于旋转过程中板式换热器向周围环境的散热方式为强化对流换热,旋转导致的热量损失不可忽略。本文提出了两种热损失量计算公式,由两种公式计算得出:热损失量变化值为0.20~2.29 kW,二者差值的变化范围为-0.57~2.75 kW,最大偏差约为总换热量的5%。当板式换热器处于垂直旋转状态时,R22和冷却水的换热性能会受到R22进口流量、冷却水进口流量以及转速等因素的影响。转速为0~60 rpm,旋转对R22进出口压差变化范围为0.2~0.6 MPa。转速的增加对冷却水进口流量影响较小,转速从0 rpm增加到60 rpm,冷却水进口流量从13 m3/h下降到12.97 m3/h。R22进口参数以及冷却水进口参数确定的情况下,转速由0 rpm增加到60 rpm过程中,R22侧换热系数增加了83.98~129.49 W/(m2·K),增长率为4.42~8.26%;冷却水侧换热系数增加了433.17~435.73 W/(m2·K),增长率为5.00~6.99%。根据R22出口冷凝液的雷诺数、普朗特数与努塞尔数之间的关系,对适用于本文实验条件的R22冷凝换热实验关联式进行拟合。在静止状态下实验关联式的基础上,引入旋转数Ro,拟合垂直旋转状态下R22冷凝换热的实验关联式,该实验关联式拟合精度较高,偏差在±5%以内。利用CFX模拟计算了板式换热器单元流道模型在0~350 rpm的转速范围内的冷凝换热过程。在低转速(0~60 rpm)数值模型与实验结果验证的基础上,得出高转速(120~350 rpm)对R22在板式换热器通到内的冷凝换热过程产生了更大的影响,尤其是对R22沿程压降的影响显著。