食品、药品等生产过程中存在可回收的低品位能量,使用低温热管装置能够有效的将其回收,带有环状管换热器的热管能够较为方便地对现有生产线进行能量回收改造,但需要对环状管内的沸腾现象进行深入的研究。为了系统的描述环状管内水的负压沸腾现象换热特性,探究带有不锈钢环状管蒸发器的水工质重力型分离式热管在低品位能量回收场合使用的可行性,本文使用实验研究与数值模拟结合的方法对环状管内水的负压沸腾现象换热特性进行了研究。本文搭建了依托于重力型分离式热管的倾斜环状管负压沸腾实验台,对不同蒸发压力、不同倾斜角度、不同系统充注率下的水在环状管内负压沸腾过程进行了实验研究,结果表明:当维持环状管蒸发压力不变时,环状管内负压沸腾主要相变区的平均表面换热系数随着环状管倾斜角度从0°开始增加,并在10～20°时达到一个极大值,然后下降,在60～75°达到低谷,而后再次增加,并在90°时达到另一个极大值;在倾斜角度较大时,形成一个局部高温区,在实际生产中容易损毁热敏性物料;平均表面换热系数的变化和局部高温区的形成与沸腾流型的变化有关,在0°时环状管内的沸腾现象表现为微弱的表面沸腾,随着倾斜角度的增加,在10°演变为弹状流,发生“喷涌现象”,随后核态沸腾开始发展,流型转变为弹状-泡状流,并在90°时形成完全的核态沸腾泡状流;不同倾角、蒸发压力对应的最佳系统充注率不同,倾角20°时,蒸发压力26000 Pa和22000 Pa对应的最佳系统充注率分别为48.3%、43.3%。本文对0°和90°倾角的环状管内负压沸腾过程利用ANSYS Fluent 15.0软件进行了数值模拟,制定了三阶段的数值模拟方案,结果表明:随着Lee模型中的相变因子的增加,0°倾角工况主要相变区平均表面换热系数增加,90°倾角工况则减少,其原因是90°倾角时,气泡更容易形成气膜覆盖在内管热壁面导致换热恶化;0°倾角工况推荐相变因子取0.01,90°倾角工况推荐相变因子取0.1,模拟得到的主要相变区平均表面换热系数能够与实验相匹配;模拟再现了实验中的局部高温区现象,其形成原因与沸腾区的扰动有着密切联系。