冷却塔是一种降低工业循环水温度的热力设备,广泛应用于石油炼化、电力、新能源、新材料、机械制造、工业固废处理等领域。这些领域产生的工业热水只有经由冷却塔的降温处理,才能实现循环利用,既节约资源,又避免了热污染。基于提升逆流湿式冷却塔传热传质特性的目的,研发了一种新型直波填料,针对其热、质交换进行了研究,主要的研究内容及结论如下:（1）逆流湿式冷却塔传热传质理论分析:分析了填料通道内气液两相流的热、质交换过程,建立了逆流湿式冷却塔的数学模型,基于研究对象是两种互不相溶的流体且存在回流现象,确定了符合本文研究要求的VOF模型及RNGk-ε模型,为数值研究提供了理论依据;并对逼近度、冷却数和冷却效率等填料性能参数的评价指标进行了推算,为接下来的实验研究奠定了理论基础。（2）逆流湿式冷却塔的传热传质特性实验研究:搭建了逆流湿式冷却塔的传热传质特性实验台,研究了传统直波填料和新型直波填料在不同工况下各类操作参数对冷却塔传热传质特性的影响。结果表明:相同风速下,新型填料较传统填料冷却效率最高提升14.23%;相同淋水密度下,新型填料较传统填料冷却效率最高提升14.4%;同时当气水比从0.374增加至1.61,新型填料冷却数从0.939增加至2.144;在气水比一定时,填料高度填料高度从1.525 m增加至2.440 m后,新型填料冷却数从1.59增加至2.39。基于实验数据,拟合了填料的特性数、容积散质系数和阻力的经验公式。（3）逆流湿式冷却塔的传热传质特性数值研究:基于试验研究的结果,研究了性能更为优越的新型直波填料在不同工况下液相流动形态,分析了风速、淋水密度、气水比等参数对冷却塔传热传质特性的影响,并对照实验验证了数值计算的准确性。结果表明:填料内轴向的速度和温度分布各有差异,气液热、质交换会因为气水比升高得以强化,冷却效率最高能提升13.66%,而且气水比对水膜的成形无直接影响。阻力的变化速率与气水比的变化线性关系,最大相差19.3 Pa。（4）逆流湿式冷却塔传热传质性能预测研究:为了提升研究结果的应用性,修正了填料的特性数经验公式;结合实塔运行工况分析,发现填料高度越高,越容易满足冷却任务,其所需的合理气水比和风量要求也越小,风量最大能节约30%;但是填料过高会增大冷却塔的能耗,高度2.135 m的填料的电机输出功率较小仅为0.304 k W,不同高度填料能耗最多相差0.221 k W。研究表明:与传统的直波填料相比,新型填料冷却效率提高了14.4%,效果较为显著,为冷却塔强化换热提供了新方案,可指导工程实践。