基于换热器设计理论及气液分离式冷凝换热器工作原理，设计了以U型管为分液结构的冷凝换热器，并基于实验研究，以制冷剂R141b和R134a为实验工质，探讨了在质量流速为60～350kg/m2s，饱和温度为16℃和25℃时，带有分液结构的水冷及风冷式冷凝换热器的换热性能，分析了蒸气质量流速、入口过热度、冷却水流速及风速、分液管管径对于冷凝换热的影响，并重点分析了气液分离式冷凝换热器各管程的换热性能。基于Nusselt凝结理论，考虑气液界面剪切力，建立了水平矩形管内的液膜生长模型，并通过实验结果对其进行了修正。　　通过可视化实验，观察了制冷剂R141b在气液分离式冷凝换热器内的冷凝流型随质量流速的变化情况，实验中观察到的流型有环状流、搅混流、弹状流和泡状流。U型分液管对冷凝液进行了及时分离，证明了分液结构的可行性。观察了分液结构存在而引起的冷凝流型变化情况，位于分液结构后的管内流型因为冷凝液的及时排出而出现了对上游管程内冷凝流型的重复，这为换热器换热系数的增大提供了依据。随着质量流速的增加，气液界面剪切力更大，流型更趋向于环状流。　　冷凝换热实验分析发现，随着质量流速的增加，管内气液界面剪切力增大，液膜减薄，冷凝换热系数增加;随着冷却水流量的增加，冷凝换热系数减小。这是因为随着冷却水流量的增加，壁面温度降低，换热温差增大，换热效率的提高使得液膜增厚，从而增加了导热热阻，使得冷凝换热系数降低。而在风冷冷凝实验中，因为风侧对流换热系数有限，且随着风速的增加，换热器换热量降低，管内蒸气干度增加，换热系数增大。与无分液结构相比，有分液结构的冷凝换热器，换热系数提高了10％～20％，这主要是因为分液结构的存在，使得下游管程内蒸气干度明显提高，换热系数增。但是分液管径的大小决定了其分液能力，当分液率降低时，其对冷凝换热的提升作用有限，随着管径的增加，分液率增大，冷凝换热系数会继续增大。　　基于Nusselt凝结理论所建立的水平矩形槽道凝结液膜生长模型可以比较准确的预测实验结果，通过该模型对冷凝换热系数各影响因素的分析与实验结果相同。