非能动余热排出系统是非能动安全设计思想的一个成功应用,担负着反应堆停堆后安全可靠地排出堆芯余热,防止出现堆芯熔化事故的重任。非能动余热排出换热器是非能动余热排出系统的能量输出设备,其传热性能的优劣直接关系到核电站的安全性。本文以非能动余热排出换热器大容积沸腾传热工况为应用背景,研究了光管和针翅管等四种强化管型的单管沸腾传热特性。在单管实验的基础上挑选出强化能力好的管型设计沸腾管束,对管束沸腾传热特性进行实验研究。本文的主要研究内容如下：对光管、针翅管、绕丝针翅管、多孔管和微肋管单管沸腾时的传热特性进行实验研究,比较不同管型的沸腾传热强化能力并对其强化机理进行分析。通过单管实验,筛选出沸腾传热强化能力好的多孔管和在自然对流与沸腾传热时均具有较好强化能力的针翅管设计沸腾管束。对光管管束和针翅管管束的沸腾传热特性进行实验研究。研究发现：对于光管管束,热流密度低于90kW／m2时管束沸腾传热能力约是单管的1.10倍。热流密度高于90kW／m2后管束与单管沸腾传热能力的差别逐渐减小。对于针翅管管束,在整个实验范围内管束的沸腾传热能力均比单管差,下降至光管单管沸腾时的水平。对光管管束和针翅管管束的沸腾传热机理进行分析。分析发现,壁面结构的差异导致了管束效应对光管管束和针翅管管束产生的影响不同。光管管束沸腾时,管束内部高速运动的汽泡流对管壁的冲刷使壁面附近流体扰动加剧并加快了汽泡的脱离,使沸腾传热得到强化。针翅管管束沸腾时,汽泡只有横向滑移穿过针翅区后才能沿主流上升,使汽泡脱离频率降低；此外,主流的汽泡流因受针翅阻碍也不能对壁面形成有效冲刷,壁面附近流体受到的扰动很小。因此,管束效应导致针翅管管束沸腾传热的恶化。