太阳能槽式集热器被认为是利用太阳能最可靠持续的技术之一,其中有机工质在集热管内直接相变成为气体的太阳能槽式直膨系统,在集热效率、设备投资以及动力循环性能等方面具有优势。但由于集热管内气液两相流的存在,管外非均匀热流带来的挑战更加严峻。目前针对非均匀热流下,水平管内有机工质相变过程中两相流动及沸腾换热的研究较少,亟需开展此类的研究。本研究主要通过理论分析和实验研究的方法,从理论上提出了槽式集热器集热管外热流分布均匀性的量化指标,以实验手段研究了非均匀热流下水平管内有机工质相变过程中两相流动及沸腾换热特性,主要工作内容和结论如下:1、基于太阳能槽式集热器管外典型的非均匀热流分布特点,提出了一个新的评价均匀性的量化指标,本研究将“均匀度”分解成“均度”和“匀度”两个子指标,从物理量的数值及其相对位置两个层面,对集热管截面热流分布的均匀程度展开定量化描述。通过案例分析验证了新指标的合理性和有效性,同时新指标具有严格有界、无量纲等特征,对集热器的优化设计起到非常重要的作用。2、利用高速摄影仪和后期图像处理技术,观察到非均匀热流下水平管内R245fa的典型流型分布。基于实验研究,得到主要结论如下:（1）非均匀热流条件下主要观察到四种典型的流型:泡状流、泡状-塞状流、分层-波动流、环状流,和典型的二次流现象。（2）在相同的加热量条件下,非均匀加热与均匀加热的两相流型对比表明,非均匀流型I/A转换曲线的初始干度较低。（3）与已有的流型图做对比发现Ong和Thome（2011）的转换曲线与实验的吻合度最高。3、设定实验工况,热流密度:9.95、22.4、35.9 k W/m~2,质量流速:192.9、275.6、385.8 kg/（m~2·s）,饱和温度:40、60℃。基于实验数据分析,首先,研究工况参数的变化（干度、质量流速、热流密度及饱和温度）对沸腾换热系数和截面温度均匀性的影响。其次,用已有典型两相换热关联式在相同工况下计算的结果与实验得到的换热系数进行对比。最后,通过实验数据拟合开发新的换热关联式。结果表明:（1）纯工质R245fa的换热系数随干度的增大呈现出先增大后减小的趋势;（2）R245fa的换热系数随质量流速、热流密度、饱和温度的增大而增加。（3）将现有两相沸腾换热系数关联式的计算结果与实验数据进行对比,发现实验数据的结果要普遍大于已有关联式的预测结果。（4）针对实验数据计算结果进行新关联式的拟合,新拟合的换热关联式对于94%的数据预测偏差在±20%以内,平均绝对偏差为10.98%,平均相对偏差为-4.75%。