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利用有机朗肯循环系统对低温工业余热进行回收利用是节能的有效手段。目前，对有机朗肯循环系统的研究大多集中在系统部件的优化方面，其中蒸发器的设计选型是主要优化目标之一，而工质在蒸发器中如何高效合理地与热源进行换热是提高热功转换效率尤为关键的一部分，这就对工质的换热特性的把握提出了更高的要求。本文针对有机朗肯循环系统中常用的工质R123和R245fa在水平光滑管中的流动沸腾换热特性展开实验研究与数值模拟，为有机朗肯循环系统蒸发器的优化设计提供合理准确的指导。 本文的主要工作内容如下: (1)设计并搭建了有机工质水平管内的流动沸腾换热实验系统。 (2)实验研究了R123和R245fa两种有机工质在水平光滑管内的沸腾换热特性，探讨了工质质量流速(200～400kg·m-2·s-1)、热流密度(10～20kW·m-2)、工质饱和温度(40～48℃)、工质进口干度(0～0.7)对管内流动沸腾换热系数的影响规律。结果表明:1）R123和R245fa的流动沸腾换热系数都随工质质量流速、热流密度及饱和温度的增大而增大;2）R123和R245fa的局部沸腾换热系数随工质干度的增大呈现先增大后减小趋势，并且在不同工况范围内换热系数达到最大值时所对应的干度不同;3）在低干度区域内，热流密度对沸腾换热系数的影响程度要强于工质质量流速，在高干度区域内，则反之;4）相同工况下，R245fa的换热性能要优于R123，但R245fa对换热器压力的要求要高于R123;5）在有机朗肯循环系统蒸发器的设计过程中，可以采用分区域计算法并在蒸发器工质入口段采取强化传热措施，以保证热源与工质的高效换热。 (3)将R123和R245fa的沸腾换热系数的实验结果与经典的Shah关联式、Kandlikar关联式、Gungor-Winterton关联式及Liu-Winterton关联式的计算值进行对比分析。结果表明:对于R123，Kandlikar关联式的计算值与实验值吻合度较好，绝对平均偏差为13.7％;对于R245fa，Kandlikar关联式和Liu-Winterton关联式的计算值与实验值吻合度较好，绝对平均偏差分别为15.5％和18.2％，在以R123或R245fa为工质的有机朗肯循环系统蒸发器的设计过程中，工质在蒸发段的沸腾换热系数可以使用Kandlikar关联式进行计算。 (4)利用Mixture多相流模型对R123和R245fa在水平管中的流动沸腾换热特性进行了数值模拟，分析了工质气相组分、速度以及沸腾换热系数的变化特性，同时，将数值模拟沸腾换热系数结果与实验结果进行了对比。结果表明:1）R123和R245fa的气相体积分数在沿管长方向上逐渐增大，随着工质入口质量流速的增大而减小，在气相组分较低区域，热流密度对气相体积分数的影响程度要高于气相组分较高区域;2）R123和R245fa的平均两相速度沿管长方向逐渐增大且同一位置处的平均两相速度随热流密度的增大而增大，在两相速度中，壁面附近工质流速最低，由近壁处向管子中心轴线方向两相流速逐渐增大;3）R123和R245平均换热系数的数值模拟与实验结果绝对平均偏差较大，R123偏差约为17.9％，R245fa偏差越为23.7％。