换热器是化工、石油和动力等许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位，为了适应换热和节能的需要，开发和设计新型换热器提高换热效率是发展的方向。降膜式换热器以较高的换热效率，更小的换热体积和低制冷剂注入量等优点得到广泛的应用。将降膜式换热器作为研究对象，对其进行抽象简化获得数值模型，采用单元流道法研究水平管外流动和传热性能，为结构的改进提供理论根据。降膜式换热器的典型特征就是换热元件外的连续流动的液膜，本文采用CFD模拟的方式建立适当的数值模型研究液膜的流动和传热性能。由于流动是传热的基础，传热是流动的目的，因此没有对流动特征的详细了解去研究传热难度比较大。二维模拟是三维模拟的基础，二维模拟能节省大量计算内存和计算时间，加快收敛速度。对于三维流动主要以覆盖面积和持液量为研究对象，研究了管径、工质物性和进料高度等因素对液膜流动的影响，主要为获得更大面积的连续流动薄膜，尽量获得传热系数高、体积小、制造成本低的理想设备。三维传热的研究以传热系数的高低作为评估标准，在具备管外液膜连续完全覆盖的理想情况下，研究了不同换热壁面规格、不同模式和不同喷淋量对传热系数的影响，并考察其对传热系数影响的程度，确定主要和次要因素，进而为工艺设备的设计和开发提供适当的参数。提高或改善换热器的换热性能，不仅可以采用降膜式，而且可以通过改变换热元件的表面结构，增加壁面处的扰动产生局部二次流，降低了边界层的厚度或者引起流动方向的改变导致边界层分离。文中研究了波节管、螺旋槽管和螺旋纹管三种强化管的传热系数和摩擦系数等特征，而结构的变化引起摩擦系数的增加，导致能量损耗增加，因此引入综合系数性能参数，其数值越大换热性能越好。不过由于模拟采用单元流道方法，因此具有一定的局限性，但其研究结果仍然为换热器的设计提供了一定的理论根据，将来可以考虑采用整体结构数值模拟使其更贴近工艺设备需求。