Значительное место в научных исследованиях кафедры занимает изучение процессов гидродинамики и теплообмена при кипении чистых жидкостей, их смесей и двухфазных потоков в условиях свободного и вынужденного течения, а также процессов конденсации. Эти работы проводятся под руководством профессоров В.В. Ягова, Ю.А. Кузмы-Кичты, доцента Ю.Б. Смирнова. Получены новые опытные данные о теплообмене при пузырьковом и переходном режимах кипения жидкостей в условиях свободного движения, о теплообмене при кипении водных растворов солей, о кипении на интенсифицированных поверхностях. В коллективе разработана приближенная теория теплообмена при пузырьковом кипении чистых жидкостей и бинарных растворов, которая хорошо согласуется практически со всеми доступными опытными данными; предложены модели и получены уравнения для расчета теплообмена при переходном кипении жидкостей в большом объеме, теплообмена в вынужденном потоке при высоких приведенных давлениях, для расчета кризисов кипения в большом объеме чистых жидкостей и бинарных смесей.
В последние годы получен уникальный массив опытных данных об охлаждении высокотемпературных тел сферической и цилиндрической формы из различных металлов в насыщенных и недогретых жидкостях. Начало процесса - режим пленочного кипения, который более всего влияет на длительность охлаждения. Выявлены факторы, влияющие на прекращение пленочного кипения, и впервые разработана приближенная физическая модель, связывающая перегрев поверхности, отвечающий переходу к интенсивному режиму теплообмена, со свойствами тела, жидкости и режимными параметрами. Модель позволяет практически определять условия реализации режимов интенсивного охлаждения в процессах закалки и послеаварийного охлаждения элементов оборудования (в частности, активной зоны ядерного реактора). Значительный научный и практический интерес представляют также опытные данные о теплообмене при конденсации паровых смесей различных жидкостей, например, в условиях возникновения псевдокапельной конденсации.