离子液体（Ionic liquids，ILs）作为一种新型绿色溶剂，在气体分离、催化反应、电化学、生物质等多领域均展现了蓬勃的应用前景。随着离子液体工业应用领域和规模逐级扩大，离子液体的再生及纯化技术成为其工业化应用亟需解决的重大难题之一。降膜蒸发工艺具有液体薄膜流动、气液相间传热传质效率高、温差小及压降小等特点，结合离子液体不挥发的特性，在高温低压操作条件下，可高效脱除离子液体中的微量杂质，实现离子液体的高效再生及纯化。然而，离子液体体系降膜蒸发过程液膜流动及传递规律研究的缺乏，极大制约了离子液体降膜蒸发设备的设计和工业应用。基于上述背景，本文采用数值模拟和实验相结合的方法，围绕降膜蒸发器中离子液体液膜的流动行为及蒸发过程的传热传质规律开展了系列研究，形成准确预测离子液体液膜流动行为及传递性质的新模型和新方法，为离子液体体系降膜蒸发器的设计与工业放大提供数据支撑。论文的主要研究内容及成果如下：（1）针对降膜蒸发圆管离子液体液膜流动行为，在纳维-斯托克斯方程基础上，采用VOF模型追踪液膜气液相界面流动，通过引入表面张力和壁面粘附作用动量源项，建立了适用于离子液体体系的液膜流动新模型。开发了离子液体体系液膜流动冷模实验方法，通过光谱共焦位移传感系统可以准确测量液膜厚度。结合实验和数值模拟，系统研究了离子液体液膜流体动力学行为。由于液膜流动同时受到重力、表面张力和壁面粘附作用力，发现离子液体液膜流型分布可划分稳定区、小波动区和强波动区域；由于近壁面处液膜速度较低，液膜流动过程中形成速度边界层，发现液膜速度分布为抛物线型；分析了液膜厚度变化规律，发现液膜波动可有效降低平均液膜厚度；由于Nusselt液膜理论忽略了表面张力作用影响，不能准确地预测离子液体体系液膜流动行为。因此，综合考虑物性和表面张力作用影响，通过引入Re和Ka两个无量纲数，提出了离子液体液膜厚度无量纲经验公式，该式可以准确地预测离子液体液膜厚度，相对误差小于10%，验证了新的液膜厚度经验式可准确预测离子液体体系。（2）对无相变的离子液体-NH3二元体系降膜蒸发NH3解吸的流动与传递规律进行了研究。在离子液体液膜流动模型基础上，通过引入离子液体-NH3气液相平衡热力学方程、离子液体中NH3传递-扩散的输运方程、气液界面摩擦力动量源项以及物性变化模型，建立了适用于离子液体-NH3降膜蒸发NH3解吸过程的流动-传递耦合的数值新模型，研究了液膜速度场分布规律、温度分布规律、NH3解吸过程传热及传质变化规律。结果表明，液膜的轴向速度呈抛物线状分布，而径向速度随着液膜波动幅度的增强而增大；由于液膜与壁面的温度梯度，近壁面液膜内部形成温度边界层，同时发现液膜表面波动有效强化传热，因此近壁面液膜的热量传递主要热传导为主，而气液相界面处热量传递主要为对流传热。研究了液相进料流量、初始NH3浓度对NH3解吸过程的传热系数和传质系数的影响规律，发现传热系数主要受液膜波动和温度梯度变化影响，传质系数主要受NH3浓度梯度和传质阻力影响。同时，NH3解吸的摩尔通量主要受传质系数的影响，而不是NH3的溶解度，表明了NH3自含NH3离子液体中解吸的传质是由动力学控制的。（3）对有相变的离子液体-H2O二元体系降膜蒸发流动与传递规律进行了研究。在离子液体液膜流动模型基础上，通过引入H2O蒸发相变潜热源项、气/液相中H2O扩散方程、蒸发相变传质模型，建立了离子液体-H2O二元体系液膜流动-传递耦合新模型。研究了液膜流动波动、温度场分布及传热、传质系数变化规律。结果表明，由于液膜的波动，可增强液膜内部扰动进而强化传热；蒸发过程中液膜内部形成温度边界层，其中近壁面液膜的热量传递以热传导为主，而气液相界面处应发生沸腾传热，热量传递主要以对流换热为主。获得了传热系数和传质系数的主要影响因素，可通过调控液膜厚度强化蒸发过程的传热和传质。同时，分析了不同粘度的离子液体-H2O二元体系蒸发规律，发现低粘度体系热量传递主要受对流传热控制，而高粘度体系热量传递主要受热传导控制。综合考虑了物料流动特性、流体物理性质对传热性能的影响，提出了适用于含水离子液体体系传热过程平均Nu经验公式，平均偏差低于10%，可以准确预测离子液体-H2O二元体系降膜蒸发的传热规律。（4）采用蒸发面积为2.5 m2的降膜蒸发器中试装置，完成了含NH3离子液体中NH3解吸的中试放大规律研究，系统研究了蒸发温度、蒸发压力、进料流量、初始NH3浓度及强制循环蒸发等对NH3解吸效率影响。结果表明，蒸发压力、初始NH3浓度和进料流量是NH3解吸的关键因素。在100 Nm3·h-1的含氨气体吸收-解吸连续中试装置上，完成了1000 h含氨气体吸收-解吸连续实验，发现离子液体吸收性能和结构均保持稳定，验证了降膜蒸发可实现离子液体的高效再生。基于离子液体体系降膜蒸发器的模拟和小验-中试-放大实验结果，建立了离子液体体系降膜蒸发器的设计新方法，对离子液体法含氨气体分离回收工业装置的降膜蒸发器进行了核算分析，指导了工业装置的优化设计，新方法可为离子液体体系降膜蒸发器工业放大提供数据支撑。