液氮作为一种优良的低温冷却介质,广泛的应用于各种工业领域中,具有使用安全可靠、价格低廉、来源丰富、性能稳定等优点,随着我国经济的快速发展其需求量仍在不断上升。到目前为止,国内外有关液氮两相流动沸腾的报道文献已有不少,不同的研究者基于不同的观点也得出了相应的经验关系式,但是这些关系式对于不同问题的适用性及精度还有待于进一步验证。本文主要目的是在设计并搭建两相流动与传热特性实验台的基础上,针对低质量流速下液氮两相流动沸腾摩擦阻力和传热特性进行了系统的研究和理论分析,并用本文的实验数据对现有的几个经典的经验关系式进行验证,得出了适应于低质量流速下液氮的摩擦压力降和传热计算公式。本文进行了如下工作:1.进行了试验台的设计与搭建工作。在参阅和比较了国内外大量文献的基础上,完成了本试验台的设计和搭建工作。系统搭建完成后,对测温装置、测压装置、试验系统的气密性、耐压性和真空度等进行了反复的测试和检验,直到满足实验条件为止。2.进行了液氮在竖直圆管内的试验,测试了不同流量、不同加热功率和不同压力下的流动传热试验,测量了压降、温度和加热量等参数。3.对竖直圆管内液氮两相流动沸腾阻力特性进行了系统的研究和理论分析,获得了摩擦压力降随着热流密度、质量流速和系统压力的变化关系。实验结果表明:随着热流密度、质量流速和系统压力增加摩擦压力降均有所增加。并将本文实验数据与现有的较为经典的经验关系式进行了对比,得出在本实验范围内均相模型的预测效果相对较好。4.对竖直圆管内沿着轴向方向外壁面温度分布及传热特性进行了系统的研究和理论分析,得出了管外壁面温度及局部传热系数沿着流动方向变化的规律,沿着流动方向壁面温度呈现先升高再降低而后再升高的变化趋势,传热系数则与之相反。获得了局部传热系数随着质量流速、热流密度和系统压力的变化关系,实验结果显示:随着质量流速、热流密度和系统压力的增加传热系数均有所增加。并将本文的实验数据与现有的较为经典的经验关系式进行了对比,发现出在本文实验范围内Klimenko经验关系式和Shan经验关系式的预测效果相对较好,但是误差仍较大。通过对本文实验数据拟合,提出了本文实验数据范围内液氮流动沸腾传热系数计算关系式。