卧式壳管式冷凝器被广泛地应用在空调制冷和石油化工等领域。对于空调制冷领域,卧式壳管式冷凝器是冷水机组、热泵机组和中央空调的重要组成部分,其换热效率直接影响着整套机组制冷和制热性能。在卧式壳管式冷凝器的设计中,换热管作为其核心部件,已由光管逐渐发展为换热性能更强的二维和三维肋管。针对由换热管组成的管束外膜状凝结换热计算,是该类冷凝器设计中的关键环节,其中管束效应系数是管束膜状凝结换热特性的重要参数,同时也是衡量冷凝器换热效率大小不可或缺的关键参数。然而,由于受到试验成本高、试验系统建设复杂、试验操作困难以及试验误差难以控制等因素的影响,导致管束效应的研究无论在试验层面、还是在理论层面都依然存在着值得进一步研究的问题。一是大排深管束膜状凝结换热领域缺乏统一的标模试验与检验标准。对于单管的试验研究,可将光管单管的试验结果与Nusselt单管预测模型对比分析,来验证单管试验系统的可靠性;而对于管束的试验研究而言,却没有标准的管束模型进行对比分析,以验证管束试验系统的可靠性。二是,在二维和三维管的管束效应建模过程中,尚缺乏具有普适性、且考虑肋结构影响的管间流型判定关联式,这是进一步研究二维和三维管的管束效应前提和基础。三是,目前工程应用中尚缺乏精度高的管束效应仪器设备。为解决上述问题,本文开展了系统的试验与理论工作,具体内容如下。首先,为研究大排深管束膜状凝结管束效应的标模试验与检验标准,本文设计了双17排深光管管束试验段,应用其建立了大排深光管管束膜状凝结管束效应试验系统,并完成了试验系统的调试与检验。结果表明,试验系统的热平衡率在±4.9%以内,单管标模试验的偏差在±3.9%以内,均满足国际公认的热平衡率±5.0%和标模试验±10.0%的指标要求。该项研究工作为获得高精度的管束效应数据,提供了试验条件和数据分析方法。其次,本文利用大排深光管管束试验系统,以R134a为工质,开展了光管管束膜状凝结管束效应的试验研究。在试验工况范围内,精确获得了光管管束效应（管束效应误差控制在±2.0%以内）随凝液降膜雷诺数的变化规律。根据试验结果,回归得到考虑光管管间流型判定的大排深标准半经验管束换热模型。结果表明,该光管管束换热模型可以准确地描述管束效应变化规律,并且管束效应试验结果和光管管束换热模型为管束膜状凝结换热领域提供了高精度的标模试验与数据检验标准。光管管束的研究方法也为本文后续三维管的管束效应研究提供了参考依据。第三,为获得具有普适性且考虑肋结构影响的二维和三维管管间流型判定关联式,以进一步研究这两类高效管的管束效应,本文设计并建立了管间降膜流动试验系统,并对试验系统进行调试与检验。利用该试验系统,以水为降膜工质,分别研究了滞后性、管间距和肋结构对管间降膜流型转变雷诺数的影响。根据试验结果,分别建立了通用于二维管型和适用于部分三维管型的管间流型判定准则关联式,进一步规范了二维和三维管的管间流型判定,同时为研究二维和三维管束换热模型提供了适用范围更广的流型判定公式。第四,为了将本文管束标模试验与检验标准的研究方法应用到实际工程中,解决工程中尚缺乏精度高管束效应仪器设备的问题。本文设计、开发并加工了具有双8排深的三维管管束效应测试设备,完成了测试设备的调试与检验。结果表明,测试设备的热平衡率在±4.8%以内,测试设备中光管单管的标模试验偏差在±3.1%以内,均满足国际公认的热平衡率±5.0%以及标模试验±10.0%的指标要求。为研究三维管的管束膜状凝结管束效应提供了试验条件和数据分析方法。最后,利用上述开发的管束效应测试设备,以R134a为工质,在设定的试验工况范围内进行了三维管管束膜状凝结管束效应试验研究。精确获得了管束效应（管束效应的误差控制在±2.0%以内）随凝液降膜雷诺数的变化规律。根据试验结果,利用三维管的管间流型判定准则关联式,采用光管管束的建模方式,回归获得到半经验管束换热模型。结果表明,本文光管管束的研究方法与管间流型的研究工作能够应用到三维管的管束膜状凝结管束效应研究中;研究成果也为后续强化管管束的试验与理论研究,提供了高精度的参考数据和管束建模方法。本文的研究工作将对揭示管束膜状凝结换热规律,对促进管束换热模型的发展,对进一步提高空调制冷机组换热效率具有重要的学术价值;对节省管材和降低设备造价、设计开发高效卧式壳管式冷凝器、优化和发展空调制冷装备具有较大的推广应用价值。