本文针对开式冷却循环水质易被污染，传统闭式冷却塔体积大、冷却效率低等特点，提出了一种由蒸发冷却盘管和喷雾蒸发冷却模块组成的新型闭式冷却系统。　　首先在热质交换原理的基础上，基于Poppe法建立了新型闭式冷却系统蒸发冷却盘管模块的传热传质数学模型，采用MATLAB和Aspen HYSYS软件编写了多种工况下的蒸发冷却盘管设计和校核计算程序，程序计算结果与Hasan实验结果比较，误差小于5％。在此基础上，针对气水逆流工况，研究了管内流速、管束长度、喷淋水进口温度对设计换热面积和压降的影响，分析了管内冷却介质流量、喷淋水流量、风量、空气湿球温度对盘管热力性能的影响规律。　　在对雾滴受力及运动状态进行分析研究的基础上，推导并求解了雾滴在喷雾冷却模块中的运动方程，得到不同风速下雾滴的粒径范围，研究了雾滴特性（粒径、出口速度）对雾滴上升高度的影响，指导了喷雾冷却模块中雾滴粒径和出口速度的设计。对喷雾冷却过程进行了理论研究，建立了雾滴的动力学和热力学模型以及喷雾冷却过程传热传质一维数值模型，模型计算结果收敛并与实际工况吻合。　　采用实验分析与数值模拟相结合的方法，成功开发了一种高气水比的新型旋流引射雾化喷嘴，研究了主要结构参数（旋流片的螺旋升角β、混合管直径D、混合管长度L、扩散管长度Lk）对喷嘴引射性能和流动特性的影响规律，得到了结构参数最优设计范围。