本文着重研究了过热蒸汽饱和器内两相流动换热机理,尝试将单个水珠的微观蒸发过程与宏观的流动传热特性联系,在其中架设桥梁,以更好地了解过热蒸汽饱和器内(混合管)过热度的变化规律及其主要影响因素。首先,从单一水珠角度探索分析蒸发模型。基于热质交换原理,从微观角度研究水珠蒸发模型,并系统比较了两种不同相际传热方式对水珠蒸发速率的影响。分析结果表明:对流换热方式下的蒸发速率要比导热方式下要高得多。并运用FLUENT软件仿真模拟了水珠蒸发过程,分析水珠直径随蒸发进程的变化规律,并研究了过热度对水珠蒸发的影响。其次,建立了混合管内气液两相传热传质过程的简化物理模型。从单一水珠蒸发模型出发,推导出相际间不同传热方式下单位体积蒸发速率的具体表达式。并对连续方程和能量方程进行求解,获得了混合管内过热蒸汽质量流量和过热度的变化图。在此基础上,对比分析了相际间不同传热方式对混合管长度(即饱和器结构特性)的影响;探讨了不同水珠初始直径(即雾化质量)对饱和化的影响。研究发现:混合管中的饱和水蒸发过程快慢,最主要取决于四个因素:水珠初始直径、饱和水质量流量、过热度和相对速度。有无相对速度决定了相际间不同的传热方式。并运用COMSOL软件模拟了混合管内气液两相流传热传质过程,数值模拟结果与上述求解结果基本吻合。最后,选择一具体工况,对一种新型过热蒸汽饱和器进行了结构设计,确定了饱和器的外形尺寸与内部填料函的型式和高度。并依据不同的现场安装条件及用户需要,提出了重力水箱式和机械泵式两种饱和器供液装置。新型过热蒸汽饱和器改善原有装置的缺点和不足,扩大了饱和器使用范围,提高其工作性能。