目前我国能量的供给主要是依靠传统化石能源的燃烧,随着经济的高速发展,能源消费的增加,CO₂的排放量也逐年增长,由此造成的温室效应给人们的生存和生活带来了巨大的威胁,碳捕集与封存技术应运而生。在众多碳捕集方法中降膜法因具有驱动能耗低、设备结构简单、传热传质效率高等优点引起了众多研究者的关注。本文针对降膜吸收器内的热质耦合及其强化问题,做了以下几个方面的研究:（1）建立了乙醇胺水溶液光滑层流降膜吸收CO₂的数学模型,研究了降膜流动过程中液膜内部、气液相界面上温度、浓度的分布规律,并讨论了液膜内热通量、质量通量和CO₂吸收速率沿液膜下降方向的变化规律。结果表明:界面温度在入口处迅速上升,随后呈指数规律下降;相界面处的热通量、质量通量、液膜流动方向上CO₂吸收速率在入口处直线下降,随后小幅变化,说明吸收作用主要发生在入口段附近。为CO₂减排方法的改进与提高提供理论指导。（2）降膜流动具有不稳定性,这种性质所表现出来的动力学行为会对液膜内部的传热传质产生较大的影响,为深入了解这一机理建立了气液逆流降膜模型,研究了逆向气相速度、液相雷诺数对相界面湍动、界面面积、液膜内部速度场、压力场的影响。研究发现,当液相雷诺数在6¹00范围内,逆向气相速度为零时,随着液相雷诺数的减小相界面发生湍动的位置提前,界面处的压力、剪切力变化加剧。在较高逆向气相速度（3⁵m/s）时界面面积随着液相雷诺数的增加呈现先增加后减小的趋势。界面湍动随逆向气相速度的增加而增强。当逆向气相速度较高时液膜内部的压力变化剧烈,压力梯度增大,且液膜波峰处会产生循环流动。（3）降膜板表面形貌与壁面接触角会对降膜流动过程中液膜的铺展产生较大的影响,针对这一现象建立了三维降膜流动模型,并与前人的实验与理论数据对比,吻合良好。研究发现当降膜板为横向波纹板时,液膜界面湍动最强,概率密度分布函数（PDF）峰值出现的位置最大,此时波纹板的波谷处会有循环流动产生。随着壁面接触角的减小与液相雷诺数的增加液膜会依次从滴状流到溪流、片状流、完整流转变;当壁面接触角在亲水范围内时,液膜PDF峰值出现的位置几乎不变。（4）由温度不均引起的热Marangoni效应会对降膜流动过程中液膜铺展特性、液膜吸收产生较大影响,针对这一问题建立了三维降膜模型。研究了降膜板与液膜间不同温差下液膜表面的温度分布、厚度分布及对降膜吸收效果的影响。研究发现,当液膜温度高于降膜板温度时,液膜的扩展宽度随着液膜与降膜板之间温差的增加而增加,液膜内部边缘区域的速度场会向液膜的外侧发生较大的偏转,根据这一现象可以将液膜分为中心区域与边缘区域,液膜中心区域的速度呈抛物型分布,边缘区域则较紊乱,紊乱程度随着降膜板与液相温差的增加愈加明显。当降膜板与液膜温度相等时,液膜沿宽度方向的厚度呈“凹”字形分布;当降膜板与液膜之间有温差存在时,液膜沿宽度方向的厚度呈“凸”字形分布。由于液膜边缘处的速度较低,在降膜反应器内停留的的时间更长,因此该区域的吸收效果更好;液膜中心位置处由于界面局部扰动较为剧烈,出现了界面局部吸收效果较好,传质通量较大的区域。