发电厂直接空冷技术以其优越的节水性能，被广泛应用于西北富煤少水地区，本文针对某实际运行的1000MW超超临界直接空冷机组，研究直接空冷单排翅片管的流动换热性能，以及直接空冷凝汽器单元内部空气场的流动特性。本文采用模拟和试验的方法对直接空冷单排翅片管流动和换热性能进行研究。首先采用数值模拟的方法，研究迎面风速大小和迎面风速分布情况对单排翅片管换热性能的影响。在风速均匀分布情况下，单排翅片管换热系数随着迎面风速的增加而增加，但是换热系数的增加幅度逐渐变缓。在管外风速沿翅片管中蒸汽流动方向逐渐增加和逐渐降低两种不同风速分布情况下，对于相同的风量，第一种风速分布不利于翅片管换热，第二种风速分布有利于翅片管换热。利用直接空冷凝汽器元件性能试验台，对蛇形单排翅片管换热性能进行现场试验研究。随着迎面风速的增加，单排翅片管空气侧对流换热系数的变化规律与数值模拟结果一致。沿翅片管中蒸汽流动方向管外风速逐渐增加和逐渐降低两种不同风速分布，对翅片管换热性能的影响规律也与数值模拟结果一致。通过试验，得到了单排翅片管换热无量纲试验关联式，在不同的风量分配情况下，换热无量纲试验关联式有所不同。对单排翅片管的模拟和试验结果均表明，迎面风速值大小和迎面风速沿单排翅片管分布情况对单排翅片管的换热性能有很大影响，管外风速沿翅片管中蒸汽流动方向呈逐渐降低分布有助于提高单排翅片管的换热性能。另外，本文对直接空冷单元内部流场进行了数值模拟研究，得到了直接空冷单元内部空气场的分布规律，空冷单元内部空气侧分布不利于单排翅片管换热，因此本文提出了一种直接空冷单元内部空气侧导流装置，对直接空冷单元内部流场进行优化，加装导流装置后的模拟结果表明，此种内部空气导流装置能够在一定程度上改善直接空冷单元内部空气场的分布，从而改善实际运行直接空冷凝汽器的换热性能。