含不凝气体的蒸汽冷凝广泛存在于核能、制冷、化工和海水淡化行业。目前大多数学者仅对混合蒸汽在竖直方向上的冷凝进行了研究,但在一些特定场合,如PTA钛冷凝器必须采用水平管内冷凝的方式。由于水平管内冷凝在不同流型时传热特性具有较大的差异,对混合蒸汽在水平管内冷凝的传热规律研究得还不够透彻。鉴于此,本文首先分析了影响混合气冷凝传热特性的因素,获得了混合蒸汽局部传热特性的分布规律；其次研究了内波外螺纹管管内冷凝强化性能,考察混合气条件和结构参数的影响；最后建立了双向非均匀壁温传热模型,揭示了传热能力沿轴向逐渐弱化及内波外螺纹管强化混合气冷凝的内在机理。主要研究内容及结论如下：(1)采用直接测温法研究了较宽Re数范围内含不凝气体的蒸汽在水平光管内的传热规律。分析了不凝气质量分数、混合气质量通量、系统压力及冷却水流量对传热性能的影响。不凝气含量为30%时,传热系数最高下降了59.32%,但在高Re数条件下,较强的气液界面剪切力能弱化不凝气对冷凝传热的不利影响。同时还获得了局部传热特性沿轴向的分布规律,发现分层流时上部的传热系数要高于下部的数值,但两者的差值沿管轴长逐渐缩小,且不凝气含量越高差值越小。(2)通过对传热系数无因次推导和实验数据的拟合,得到了分别适用于重力控制和剪力控制流型下的传热关联式。基于对水平管内两相流流型的分析,选用了无量纲参数jg*判断流型的转变。经对比验证,本文提出的忽略Sc数和Ja数的关联式能较好地预测空气/水蒸汽冷凝时的传热系数。(3)采用热阻分离法实验系统研究了内波外螺纹管管内冷凝强化性能。发现强化管既能强化纯蒸汽的冷凝也能强化混合蒸汽的冷凝。强化蒸汽冷凝时,随着干度和质量通量的增大,强化因子逐渐减小；拟合得到了传热Nu数和两相流压降梯度的关联式；综合评价因子在最小干度、流量时具有最大值,节距为6mm、槽深为0.7mm的强化管最大评价因子为2.24倍。(4)得到了混合蒸汽在内波外螺纹管内冷凝的基本规律。与光管相比,强化管传热量及传热系数随不凝气含量的增大而减小的幅度更小；随质量通量的增大而增大的幅度也更高。同时传热系数强化因子会随着不凝气含量的增加而增大,某工况下可从1.99提高到了2.31倍,但传热量强化因子的提高不太明显。(5)建立了混合蒸汽在水平管内的双向非均匀壁温传热模型,综合考虑了气膜区混合气分子量变化、冷凝液表面张力的抽吸效应及剪切力引起的气液界面扰动对冷凝传热的影响。通过模型的数值分析发现了传热系数沿管轴向逐渐减小的原因,即由于液膜厚度沿管轴向逐渐增厚,以及不凝气浓度增加导致的气膜厚度的增厚。还揭示了强化管传热系数强化因子随不凝气含量的增加而提高的机理,不凝气含量较高时,热阻由液膜、气膜热阻共同控制,管内的螺旋凸起可使液膜和气膜产生旋流,破坏了液膜、气膜的稳定性,可同时强化液膜的传热和气膜的传质过程。