高温超导电缆具有在低温下零电阻的特性，用于远距离电力输送中可显著降低功率损耗，因此引起了各国研究者的广泛关注和研究。浆氮中含有的固氮颗粒在融化时吸收相变潜热，从而提高了其换热性能，同时浆氮还具有温度低且稳定、密度大、输运性能好等优点，因此被认为是高温超导电缆理想的制冷剂。目前低温浆体的研究尚处于起步阶段，对其各方面性质及相关机理的认识不深入。本文针对高温超导电缆冷却等应用中涉及的相关问题，从实验和理论两方面入手对浆氮的制备、测量、管内的流动与换热特性进行了深入的研究。主要结论如下：开展了浆氮冻结-融化制备技术的可视化研究工作，分析固氮形成的热力学过程，获得不同条件下气液界面上生成的固氮层图片。通过对固氮层形成过程的深入研究，分析浆氮制备过程中真空泵抽速以及冻结和融化段时间等对固氮层状态、结构以及所生成固氮颗粒性质的影响。搅拌作用加速了颗粒的老化过程，使得制备过程中新鲜固氮颗粒的结构随时间发生明显的变化。基于可视化研究结果对冻结-融化制备技术进行优化，得到平均直径约1.0mm且尺寸形状较均匀的固氮颗粒，所制备的浆氮质量较高。采用电容式密度计测量浆氮的密度，并利用整体屏蔽法进行改进以克服其寄生电容大、抗电磁干扰能力弱的缺点。理论和实验分析表明，采用整体屏蔽法可显著降低测量线路的寄生电容，测量结果接近探测电容器本身的电容值；密度计的抗电磁干扰能力提高了一个数量级，电容测量噪声减小至±0.001pF之内，其稳定性和分辨力得到显著提高。分析测量电压的频率对分辨率及灵敏度的影响从而得到电容式密度计的最佳测量频率为1.0MHz。非差动式和差动式密度计的有效灵敏度分别为0.415pF和3.717pF，与理论值接近。优化后电容式密度计的测量精度达到±0.25%。建立基于颗粒动力学的欧拉-欧拉两相流模型。采用颗粒动力学模型模拟颗粒间的碰撞及颗粒与液相湍流的相互作用，采用各相k-ε紊流模型以充分考虑液相与固相颗粒间的作用力，以Gunn模型模拟液固两相间传热过程，考虑浆氮的融化以及由相变引起的相间动量和能量的传递。将模拟结果分别与文献中多组常规浆体的实验结果进行对比，从而验证了两相流模型的可靠性。在浆氮的模拟方面，对关键性模型参数（如颗粒-颗粒恢复碰撞系数、颗粒-壁面碰撞恢复系数和镜面系数）进行敏感性分析，获得适用于浆氮颗粒特性的模型参数群。浆氮的模型结果包括流动压降、流速分布和局部换热系数均与文献中实验结果相吻合。对浆氮在10.0mm的水平圆管内的流动特性进行研究。实验测量了浆氮在管内流动的压降及流速，在粘性摩擦与机械摩擦的共同作用下浆氮的流动压降明显高于过冷液氮，且随固相体积分数的增加而增大。采用欧拉-欧拉两相流模型模拟得到了不同条件下浆氮压降、固相体积分数分布、流速分布等详细信息。浆氮在水平管内流动可划分为三种流型：拟均质流、非均质流及推移床流，分析不同流型下颗粒分布、流速分布等及对浆氮流动的影响，并获得相应的流型转变速度，即悬浮速度及沉降速度。以Einstein公式计算浆氮表观粘度并进而得到浆氮雷诺数，在实验结果的基础上得到适用于浆氮水平管流动的经验关联式。实验测量了浆氮在水平长直圆管内加热流动时进出口流体温度、壁面温度和流体流速，在此基础上得到浆氮管内强制对流换热特性。由于固氮颗粒融化吸收相变潜热，浆氮的局部换热系数高于同条件下的过冷液氮，且随固相体积分数的增加而增大。采用欧拉-欧拉两相流模型对浆氮的对流换热过程进行模拟，计算结果与实验结果相吻合，并得到浆氮管内加热流动时相间传热传质过程的细节。分析浆氮对流换热过程中的沿程变化规律，发现流动充分发展后由于流速较高固氮融化量少，浆氮的换热性能基本保持稳定。由于相间换热系数受固相含量的影响，颗粒在截面上分布的不同造成管内浆氮流体温度分布随流型而变化。在拟均质流中流体温度关于管轴线近似对称分布，而在非均质流中，颗粒不均匀分布使得管下部的浆氮温度明显低于上部。参照一般换热经验关联式，在实验数据的基础上总结得出浆氮水平管内对流换热经验关联式。