目前,在工业应用中主要使用三种形式的冷凝器:空冷式、水冷式和蒸发式冷凝器。蒸发式冷凝器简化了水冷式冷凝器的冷却水循环系统。同时,空冷式冷凝器要求的高气流速度在蒸发式冷凝器中要求明显降低。因此,在石油、化工、啤酒、食品等行业的制冷、低温加工、冷藏等领域,越来越多的采用具有节水、节能和结构紧凑等优点的蒸发式冷凝器。蒸发式冷凝器正常运行的一个重要条件是换热表面需要均匀的布膜,在蒸发过程的相同热负荷作用下,液体流量不足时会导致液膜厚度过薄使得液膜破裂,管外表面局部出现“干斑”,换热能力降低。而液体流量过大会使液膜过厚,换热管会因传热量不足使得传热恶化。本文建立了竖直平板降膜蒸发的理论模型,把换热过程分为了四个部分,换热壁面和水膜的对流换热,换热壁面和空气的对流换热,水膜和空气的传质传热、水膜由于温升吸收的热量。理论计算空气流速、冷却水流量和液膜覆盖率对其换热性能的影响,并通过实验验证了计算结果的准确性。根据液膜和固体表面对红外光发射反射率的不同,本文利用红外热像仪捕捉液膜在固体表面的覆盖率。完成了不同表面结构、液膜质量流率、风速和热流密度等因素对液膜覆盖率和液膜换热性能影响的实验。实验表明,液膜在肋板和亲水板上的铺展都要好过普通铜板,较好的肋结构可使液膜覆盖率保持在0.7以上,平均液膜覆盖率提高了至少5倍。同时,在铜板上均观察到液膜受热收缩的现象,且肋板的肋起着抑制收缩的作用。随着液膜质量流率增加,铜板上的液膜铺展情况变好,液膜覆盖率增加,而风速和热流密度增加则是减小。从其换热性能看,风速提高可以增强传热传质并有效提升换热性能,而液膜质量流率提高主要是通过液膜温升带走热量方式强化换热。实验中,亲水板和竖肋板的液膜温升吸热量较小,其壁面温度都比较低,铜板的冷却主要靠液膜和空气的传质换热。而三角肋板的液膜温升吸热量都较大,其竖壁降膜蒸发过程中主要靠液膜吸收热量来冷却壁面。结合液膜在竖壁降膜蒸发过程的铺展和冷却行为,亲水涂层及加工矩形肋的表面处理方法能使铜板在具有较好的液膜覆盖率的情况下有着更好的换热性能。