鉴于空冷、氢冷、水内冷、热管冷却在转子冷却方面的不足，迫切需要研发一种新型的转子冷却系统。而蒸发冷却技术具有安全、可靠、冷却效果好、维护简单等优点，并且在水轮发电机定子冷却方面具有比较成熟的经验。因此我们借鉴以往蒸发冷却技术的成熟经验以及热管技术在电机转子冷却方面的特点，开创性地设计了一种转子管道式自循环蒸发冷却系统模型。　　 本论文的研究目的在于设计了一种转子管道式自循环蒸发冷却系统实验装置，通过该实验装置解决转子管道式冷却系统的旋转冷凝器、二次冷却水循环系统、蒸发管、回液管、转子左右端盖和转子本体之间的连接、焊接、安装、密封以及在检漏过程中出现的难题。为了测量该实验系统中的温度、压力和流量以及观测液位和循环状态，我们找到了准确测量这些参数的方法和手段，特别是攻克了转子流量测量的困难，开发出了一种专门用于测量转子冷却系统流量的热电式流量计，并校正了该流量计的电阻差和流量的关系曲线。这种流量计测量精度高，误差较小。　　 本论文在实验的基础上，对该冷却系统的流动和传热的理论进行了分析，分析了蒸发管内起沸点、净蒸汽产生点、蒸发点、最大热负荷、加速度压降和摩擦压降以及各段的换热系数的计算方法。通过两相流动变量参数之间的内在的牵连关系，把定子自循环系统的两相流动与传热计算方法移植应用到转子上，并综合考虑转子旋转产生的离心力的影响，得到了转子管道式自循环蒸发冷却系统的计算程序。对比实验结果和计算结果，发现计算结果接近实验结果，计算程序准确、可靠。同时运用计算程序对不同液位、转速和热负荷下冷却效果进行了预测，发现：在热负荷和液位一定时，随着转速的增加，沿蒸发管的最大温升不断增大，在蒸发点附近温度达到最大值；在转速和液位一定时，随着热负荷的增大，蒸发管出口的干度逐渐增大，蒸发管的最大温升也逐渐增大，但温升幅度减小；在转速和热负荷一定时，随着液位的增加，蒸发管的最大温升有增大趋势，但增幅逐渐减小；当达到一定转速后(大于800转/分)，较小的液位高度就能使冷却介质成单相流动。通过大量计算结果发现转子管道式冷却系统的冷却效果不错，有着广阔的应用前景。　　 为了在几何尺寸、热负荷和转速相同的情况下，比较转子管道式蒸发冷却系统与转子开槽式冷却系统的冷却效果。本论文通过仿真软件CFX计算了转子开槽式冷却系统的三维温度场，计算后发现转子开槽式冷却系统的转子最大温升比转子管道式自循环冷却系统的温升要高7℃左右，由此可见转子管道式自循环冷却系统的换热效果是比较不错的。