本文以风冷冷凝器的应用为背景,通过理论和实验的方法,对风冷式分液冷凝器的热力性能与气液分离特性进行了研究。通过建立理论模型优化了分液冷凝器的管程布置方案,对冷凝器的换热性能进行了分析。搭建了风冷冷凝换热实验台,对冷凝器的主要热力性能参数进行了测量、计算和分析,并将一级分液冷凝器、二级分液冷凝器和蛇形管冷凝器的热力性能进行了对比。在理论方面,基于Nusselt凝结理论,建立了制冷剂在水平光滑圆管内冷凝换热的液膜生长模型。该模型基于第三类边界条件,考虑了重力及气液界面剪切力对液膜的影响,通过将液膜分段的方式计算各点的液膜厚度与局部换热系数。对比计算结果与实验数据,验证了模型的合理性。在假设联箱内的气液分离状况的基础上,运用该模型对分液冷凝器单元的管程布置方案进行了优化,并对推荐方案设计的分液冷凝器的换热系数及沿程干度进行了计算。计算结果表明:流程方案的不同对冷凝器内各管程换热管流动的均匀性有很大的影响。而分液结构的存在可以使第二管程入口干度得到提高,进而提高冷凝器第二管程的换热系数及整体换热系数。在实验方面,搭建了压缩机驱动的风冷换热实验系统,在原型机蛇形管冷凝器的基础上设计加工了一级分液冷凝器。实验使用R134a为工质,在实验条件下,测量并计算了分液冷凝器的分液量、分液率、换热量、换热系数、沿程干度、压降及惩罚因子,并将其以上参数与原型机蛇形管冷凝器对应参数进行了对比。实验结果表明:分液冷凝器的热力性能相比于蛇形管冷凝器可以得到大幅度的提高。最后,在一级分液冷凝器的基础上,通过在第二、三管程之间加装分液结构的方式将其改造为二级分液冷凝器。在相同的实验工况下,也对其主要热力参数进行了测量计算,并与一级分液冷凝结构对应参数进行了比较。实验结果表明:加装的二级分液结构虽然提高了第三管程的换热,但是会使第一、二管程之间的分液结构的气液分离效率和二管程的换热性能变差。综合来看,该分液结构虽然会使分液冷凝器的热力性能略有提升,但是提升的幅度不大。