在现代社会中，制冷技术的应用已涉及到国民经济的各个部门以及人们的日常生活。我国水资源十分匮乏，尤其近年来电力资源日趋紧张的局势下，对制冷系统的节能有了更高的要求，促使具有节水、节能、结构紧凑和占地面积小等优点的蒸发式冷凝器在制冷系统中得到了迅速地应用，但其应用缺乏强有力的实验数据和理论设计指导依据。 蒸发式冷凝器工作过程涉及空气和水两相流、两相流的传热传质、传热和传质问的耦合过程，其传质、传热及流体流动机理十分复杂，且具有非线性特征。目前国内对蒸发式冷凝器的研究正在起步，对蒸发式冷凝器开展研究，具有较大的挑战性。 建立了蒸发式冷凝器中气相流动的数学模型，以可实现k-ε两方程模型和近壁区两层区域模型，采用CFD软件系统FLUENT对空气流动进行了数值模拟，得到了优化的传热管排列方式、合适的管间距，以及合适的空气入口速度大小和方向。基于数值模拟结果，进行了模型实验，实验结果与数值模拟结果基本吻合。结果表明，盘管三角形叉排优于正方形顺排；纵向管间距为1.75d、横向管间距为2.0d～2.25d时空气流场较佳，空气动力学性能较好；过低或过高的入口气流速度、进入角会引发涡流产生及气流偏移，进而影响传热与流阻性能，入口气流速度在2.4～3.3 m·s<-1>、来流进入角在-15°～20°时，蒸发式冷凝器传热与流阻性能较好。 通过对不同条件下蒸发式冷凝器管外水膜的流动可视化实验研究表明，改进后的360°大流量防堵喷嘴、扭曲管和管表面亲水涂层处理，均能促使在换热盘管表面形成薄层水膜，实现水膜的均匀分布，以达到提高管外热质交换效率的目的，进而提高蒸发式冷凝器的整体换热性能。水膜厚度会受管型的影响，扭曲管表面水膜厚度受喷淋密度的影响最小，分布最为均匀。 对影响蒸发式冷凝器传热传质和流阻的几个重要因素进行了实验研究，包括：冷却水喷淋密度、风速、空气湿球温度和湿度影响实验。结果表明空气湿球温度对蒸发式冷凝器性能影响最大，其次为风速、水喷淋密度和空气湿度。蒸发式冷凝器有一个最佳水喷淋密度，最佳性能出现在水喷淋密度为0.06kg·m<-1>·s<-1>时，适宜的水喷淋密度操作范围为0.05～O.07kg·m<-1>·s<-1>。适宜的风速范围在3.0～3.6 m‘su之间，最佳性能出现在u<,f>为3.2m·s<-1>时。蒸发式冷凝器以至整个机组的性能随空气湿球温度的增加而降低。 对传热传质实验结果进行分析，指出蒸发式冷凝器的传热方式以水潜热蒸发传质带动传热量为主、空气显热传热量Q<,a>为辅。在适宜的水喷淋密度范围内，水潜热蒸发通过传质带走的热量Q<,m>占总传热量Q<,T>的80％以上；在最佳工艺条件下，水潜热蒸发带走的热量Q<,m>占总传热量Q<,T>达90％以上。 对圆管、椭圆管和扭曲管三种管型的蒸发式冷凝器进行了实验研究，结果表明扭曲管的性能优于圆管和椭圆管，在略微增加流动阻力的同时较大地改善蒸发式冷凝器的传热传质性能，显著提高制冷机组的能效比。扭曲管和椭圆管的传热传质机理类似，圆管则有较大不同。 以上述实验结果为基础，分析了蒸发式冷凝器中水和空气热质交换与传递机理，丰富了蒸发式冷凝器研究的理论体系。为蒸发式冷凝器节能15～30％，节水60～80％，缩小占地面积30％创造了条件，提供了理论依据。