目前,非能动安全壳冷却系统(PCCS)是核电站在事故工况下维持安全壳完整性的重要手段,其主要设备是置于安全壳内的冷凝换热器。事故工况下安全壳内存在大量不凝性气体,使得蒸汽的冷凝情况更加复杂;此外由于水平管内凝液分布的不均匀性,使对水平管内含不凝性气体蒸汽冷凝的分析尤为困难。水平管内含不凝性气体的冷凝过程是具有相变的复杂的气液两相流动换热过程。本文在设计搭建了水平管冷凝换热实验回路的基础上,对纯蒸汽在水平管内的流型、冷凝换热特性进行了系统的实验研究;此外重点对含不凝性气体的蒸汽冷凝过程进行了研究,分析各因素对冷凝过程的影响,建立了实验关联式,为含不凝性气体的冷凝换热设备设计提供参考。对于纯蒸汽冷凝过程,搭建了相关的实验回路,并根据现有的流型图,研究了纯蒸汽在不同流速下,不同压力下的流型分布。在换热特性方面,研究了不同流型下的影响冷凝换热的因素,分别研究了蒸汽入口流速、压力和内壁面过冷度对蒸汽冷凝的影响。对含不凝性气体蒸汽在水平管内的局部冷凝特性进行了实验研究,使用搭建的实验回路重点分析了空气质量分数、实验段压力、进口流速等因素的变化对冷凝过程的影响。本文重点分析了内壁面过冷度对含不凝性气体蒸汽冷凝的影响,搭建了空冷实验回路来对水冷回路的实验工况进行扩展,扩大内壁面过冷度的实验范围。根据实验数据与现有的换热关联式进行了对比,并且按流型的不同提出了新的换热经验关联式,在环状流区域经验关联式计算结果与实验值偏差在20%左右,在分层流和波状流下,得到的经验关联式与实验值偏差在30%左右。