在工业生产过程中富烃气体的冷却会导致严重的结垢,阻碍热量的回收,增加维护成本,最具代表性的例子是生物质或煤炭气化热解气余热回收过程。采用具有一定抗污能力的换热器代替传统昂贵低效的湿式洗涤器,既能实现余热回收又能满足热解气的净化要求。热解气余热回收过程中普遍存在水和碳氢化合物的蒸汽同时冷凝的现象。纯净水蒸气冷凝换热的传热热阻主要在于冷凝液膜的热阻,但对于非互溶液体多元混合蒸汽冷凝换热过程而言,冷凝液的分布和流动形态以及混合蒸汽向冷凝壁面的扩散传质过程均会影响混合蒸汽的冷凝换热系数。然而,单工质降膜流动的液膜动力学特性并不适用非互溶液体降膜流动现象,至今对于竖直壁面上非互溶液相的二元混合蒸汽冷凝换热及非互溶工质降膜流动特性的研究较为欠缺。因此本文针对非互溶二元混合工质的降膜流动及其混合蒸汽的冷凝换热特性开展系统的研究,为工业富烃气体的余热回收提供理论基础。首先,本文采用实验方法研究了水和硅油两种非互溶工质在冷态条件下降膜流动特性,并与单工质硅油降膜流动进行对比,获得了混合流速和含水率对降膜流动特性的影响规律,分析了非互溶混合工质降膜流动流型的特点;然后,结合液膜铺展机理通过VOF模型对非互溶二元工质降膜流动过程进行了数值模拟,分析了非互溶混合工质降膜流动过程中液膜厚度的变化规律,探究非互溶二元混合工质液-液相界面作用力对降膜流动形态的影响;最后,通过开展热态非互溶工质二元混合蒸汽冷凝换热实验,对比混合蒸汽冷凝液膜、纯水蒸气冷凝液膜、冷态非互溶混合工质降膜液膜的共性及差异,分析二元混合蒸汽浓度和冷却水流量对冷凝液形态、冷凝液滴生长脱落的影响,揭示了非互溶工质二元混合蒸汽冷凝换热规律。主要研究结论如下:（1）系统研究了非互溶混合工质在竖直降膜板降膜流动液膜铺展特性,通过对比高粘度、低表面张力的单工质硅油降膜流动特性,结合红外热像仪和高速摄影仪捕捉液膜流动铺展过程,讨论了混合流量和混合液浓度比例对液膜铺展宽度和润湿面积的影响。结果表明随着流量的增加,混合工质的平均液膜宽度逐渐增加,随着含水率的增加,液膜铺展宽度逐渐减小。随着非互溶工质的混合流速和浓度比的变化,降膜的过程出现了驻滴流、透镜流和溪状流等流型。（2）基于VOF模型数值模拟了高粘度、低表面张力硅油以及非互溶混合工质在竖直降膜板上的降膜流动。研究了非互溶工质不同流速对液膜流动形态的影响,给出了非互溶工质降膜的过程局部液-液相界面切应力的分布,并分析了两相流动速度差对相界面切应力的影响规律。结果表明:在降膜流动的过程中,非互溶两相工质驱替前进,沿流动方向出现“指状”前进的现象,水滴受到相界面挤压作用呈现不规则形状,内部压力高;有机液膜表面的波动较大;随着水流速地增加,有机液膜表面水相占比增加,有机液膜平均膜厚变薄,液-液相界面附近的切应力变化较为剧烈。（3）热态条件下研究了液相非互溶工质二元混合蒸汽冷凝换热规律。通过与纯水蒸气冷凝液对比,获得了不同混合蒸汽浓度和冷却水流速对壁面冷凝液分布的影响,探究了二元混合蒸汽冷凝液生长脱落规律,获取了二元混合蒸汽冷凝换热规律。结果表明:非互溶液相工质二元混合蒸汽在竖直壁面冷凝,表面润湿性高的有机工质相会铺展于冷凝壁面,而壁面润湿性低的水相会在壁面形成珠状凝结并经历成核、生长、合并及脱离过程,非互溶工质之间呈现清晰的液-液相界面。冷凝水滴表面由于温度梯度引发Marangoni流动,并且随着环己烷浓度及冷却水流量的增加,Marangoni流动越剧烈。通过对比分析纯水蒸气与二元混合蒸汽冷凝传热特性发现,随着环己烷蒸汽浓度的增加,换热壁面冷凝换热系数逐渐增大;当二元混合蒸汽中环己烷浓度较低时,其传热系数低于纯水蒸气凝结换热过程,表明环己烷的存在形成浓度边界层,增加了冷凝传热热阻。实验中环己烷浓度不断增加,二元混合蒸汽冷凝传热系数明显增加。