两相流常见于天然气管线、油井以及工业生产中，因此在设计传热设备和反应器时要求准确预测传热过程。准确预测传热过程可以有效地改善管内流动和防止管内结蜡与水合物堵塞，优化现场操作，并带来显著的经济效益。本文在内径为26mm、长12米的实验管道上，进行了冷却换热条件下空气-水气液两相流流动与换热实验。在较宽的参数范围内完成了水平管和微上倾管内（上倾1度和3度）空气-水的流动及换热实验。采用电导探针对空气-水气液两相流相关液塞参数进行测量，实验结果与预测值符合较好。实验表明，气液两相流的换热系数htp受气液相表观速度的影响。当Vsg一定时，在较高的Vsl下可获得更高的换热系数；而当一定Vsl时，htp通常会随着Vsg的增加而增加，当达到一极大值后，会随Vsg的增加逐渐下降。气相的加入对两相流传热的强化作用在低Vsl下更为明显，在高Vsg下相对减弱。首次通过实验测量，详细分析了液塞参数对对流传热系数的影响。液塞长度和长气泡长度表征液塞区和长气泡区在液塞单元中所占的比重；液塞频率表征单位时间内流经实验管段的液塞数目；这些因素决定了某个气液比下气液两相段塞流的传热特性。并依据准确的参数值对已有的换热系数相关式进行了改进，建立了换热系数预测相关式，可对实验数据进行较为准确的预测。采用多参数拟合方法提出了适用于冷却条件下的空气-水两相段塞流管内对流传热系数相关式，上倾1度和3度的相对误差平均值分别为-6.13%和-15.15%。