水平管外降膜蒸发作为多效蒸发设备内的重要热力过程,其降膜流动与传热行为直接决定着多效蒸发设备性能的好坏。现有研究对水平管外降膜流动和蒸发传热的时空不均匀性的认知不够清晰,难以对流动现象和传热过程给出准确描述和科学解释。因此,本研究开展了水平管外降膜流动实验和蒸发传热数值模拟,旨在深刻认知水平管外降膜的管间流动、液膜铺展与蒸发传热等行为和特征,揭示水平管外降膜流动的时空不均匀性对蒸发传热的影响机理。主要研究内容及结论如下:（1）对水平管外降膜流动进行了实验研究、流型甄别、特性分析与数值模拟。基于实验流型特点及其演变规律,细致刻画了基本流型的流动特征。界定了滴状流管间周期性滴落的基本过程;根据相邻液滴的滴落特性,将滴状流进一步分为异步滴状流和同步滴状流。稳定柱状流工况下,液膜速度具有鲜明的三维分布特征。帘状流分为不完全帘状流和完全帘状流。对水平管外降膜流动进行了三维数值模拟,液膜行为及其厚度的数值结果与实验结果具有良好的吻合度。（2）对水平管外降膜的各流型工况下的影响液膜行为的机制进行了分析,总结了液膜分布规律,提出了液膜厚度预测关联式。综合实验结果与模拟数据,分析了喷淋Re、管间距、管径和横向吹扫气流对流动形态和液膜厚度分布的作用机制。根据滴状流的流动形态和液膜厚度在时序上的变化特点,归纳了液滴的撞击和铺展过程对液膜厚度三维分布的影响规律。基于柱状流液膜厚度三维分布特征划分管外区域为撞击区、稳定区、波峰区、底部区和脱离区。基于帘状流液膜厚度的二维分布特征沿周向划分了撞击区、铺展区和积聚区。根据各流型液膜厚度的三维分布特征,分别提出了柱状流和帘状流的液膜厚度预测关联式。（3）开展了水平管外降膜流动与蒸发传热的三维数值模拟,分析了局部传热系数在时间和空间维度的分布特点,揭示了各流型管外液膜的流动行为及相关因素对蒸发传热性能的影响机理。滴状流工况下易出现干区,从而导致传热恶化,而液滴撞击产生的鞍形波能够再湿润干区并提高局部传热系数。将柱状流的局部传热系数分布界定为三个区域:撞击影响区、过渡区和波动影响区。帘状流的局部传热系数沿周向迅速减小,在管底部略微增加,沿轴向分布均匀。随着喷淋密度的增加,滴状流和柱状流的平均传热系数均增大;帘状流的局部传热系数则先增大后保持不变。管间距的增加强化了管上半周区域内的传热。（4）考虑到管表面极度干涸的情况,进一步开展了液滴撞击干涸水平圆管的实验研究,对液滴动力学行为及其影响机理进行了分析。基于实验结果,分析了无量纲管径、Weber数、撞击偏心距和管表面润湿特性对液滴动力学行为的影响。当无量纲管径较大或Weber数较小时,可观察到明显的中心射流现象。无量纲管径的减小、Weber数的增大和表面润湿性的增强有利于液滴的铺展,撞击偏心距的增加有利于液滴沿管表面的滑落,从而提高液膜周向铺展长度。上述研究进一步提升了对水平管外降膜的管间流型特征、管外液膜流动规律以及蒸发传热机理的认知,研究成果为改进水平管外降膜蒸发传热技术,提高多效蒸发设备性能提供了一定的理论依据。