Изложены научные основы современных методов планирования и выполнения экспериментальных исследований. Рассмотрены основные положения теории подобия, метода анализа размерностей, принципы физического моделирования и получения критериальных уравнений тепломассообмена. Приведены необходимые сведения из теории вероятностей и математической статистики, положенные в основу современных методов обработки результатов. Описаны основные виды математических моделей и методы экспериментального определения их характеристик. Рассмотрены регрессионный и дисперсионный анализы. Сформулированы принципы и критерии, используемые для оптимизации планов эксперимента. Показаны пути сокращения необходимого числа опытов для экономии трудозатрат и материальных ресурсов в процессе экспериментальных исследований. Предназначено для магистрантов и бакалавров направления «Теплоэнергетика и теплотехника» и аспирантов научной специальности «Промышленная теплоэнергетика». Также может быть полезным для аспирантов и инженеров, занимающихся экспериментальными исследованиями, связанными с изучением процессов тепломассообмена в теплотехнологическом оборудовании и теплоэнергетических системах.