Die Sprühkühlung zeichnet sich durch eine sehr hohe und gleichmäßig verteilte Kühlleistung aus. Deshalb wird sie in einer großen Bandbreite von industriellen Prozessen eingesetzt, wie beispielsweise bei der Kühlung von Hochleistungselektronik, zum Abschrecken während der Metallherstellung oder zur Kühlung von Schmiedewerkzeugen in der Massivumformung. Die Effizienz der Kühlung wird von einer Vielzahl von Größen beeinflusst. Dazu zählen unter anderem: Tropfendurchmesser und -geschwindigkeit, Beaufschlagungsdichte, Oberflächentemperatur, das Spraymedium sowie dessen Temperatur, Material und Beschaffenheit der Oberfläche und viele mehr. Der gesamte Prozess ist extrem komplex und bis jetzt existieren nur sehr wenige physikalische Modelle, die diesen beschreiben. Stattdessen müssen zur Vorhersage des Wärmestroms empirische Korrelationen verwendet werden, die auf Grund von fehlender Universalität nicht immer zur entsprechenden Anwendung passen. In dieser Arbeit wird die transiente Sprühkühlung eines heißen, dicken Körpers experimentell und analytisch untersucht. Hierbei wird die zeitliche Entwicklung der Wärmestromdichte und der Oberflächentemperatur während der kontinuierlichen Sprühkühlung des zu Beginn homogen erwärmten Körpers gemessen. Diese experimentelle Quantifizierung umfasst den Einfluss verschiedener Arten des Sprays (Tropfendurchmesser, Geschwindigkeit und Beaufschlagungsdichte), des Winkels des Sprayaufpralls, der Wassertemperatur des Sprays, der thermischen Eigenschaften des gekühlten Materials und der Rauigkeit der Oberfläche. Die Ergebnisse zeigen, dass die Beaufschlagungsdichte die maßgebende Einflussgröße für eine hohe Kühlleistung ist. Weiterhin zeigen die visuellen Beobachtungen keinen geschlossenen Wasserfilm, der durch einen Dampffilm von der Oberfläche getrennt ist. Somit ergibt sich in den meisten Anwendungen kein Risiko, durch eine zu große Beaufschlagungsdichte die Oberfläche zu überschwemmen und damit den Wärmestrom zu limitieren. Die Kühlung einer schrägen Oberfläche sowie das Kühlen mit heißem Wasser reduziert die Kühlleistung, während Oberflächenrauigkeit und Verwendung eines Substrats mit hoher Wärmeleitfähigkeit die Wärmestromdichte erhöhen. Weiterhin wurden während dieser Arbeit theoretische Modelle zur Vorhersage der Wärmestromdichte entwickelt und mit den experimentellen Ergebnissen validiert. Ein Modell für das „film boiling regime“ berücksichtigt den Einfluss verschiedener Sprays und Substrateigenschaften. Es beschreibt die zeitliche Entwicklung der Wärmestromdichte und Oberflächentemperatur und stimmt sehr gut mit den experimentellen Ergebnissen überein. Weiterhin zeigt eine Theorie für das „nucleate boiling regime“, dass die Wärmestromdichte durch die thermische Trägheit des Substrats limitiert wird und nahezu unabhängig von den Sprayeigenschaften ist. Der Leidenfrostpunkt ist ebenfalls unabhängig von den Sprayeigenschaften. Stattdessen wird er stark vom Material des Substrats und Fluids beeinflusst: Ein großer Wärmeeindringkoeffizient erzeugt eine geringe Leidenfrosttemperatur und umgekehrt. Dieser Einfluss wird durch die entwickelte Theorie gut vorhergesagt.