由熱管元件組成的換熱設(shè)備叫熱管換熱器。在余熱回收系統(tǒng)中，在太陽能和地?zé)豳Y源開發(fā)利用工程中，在各種電子/電器設(shè)備的冷卻散熱中，熱管往往不是以單支元件的形式應(yīng)用的，而是由若干支、甚至幾十支、幾百支熱管組合起來應(yīng)用的。也就是說，熱管換熱器是其主要應(yīng)用形式。熱管換熱器在熱管的應(yīng)用中占主導(dǎo)的地位。

現(xiàn)在已開發(fā)了各種形式各種用途的熱管換熱器，表1綜述了熱管換熱器的分類情況，其中，基本的型式是對流—對流型的熱管換熱器，而在對流型的換熱器中，氣一氣型、氣一液型、氣一汽型三種形式用的多。

表一 熱管換熱器的分類

(1) 氣—氣型熱管換熱器。

在氣—氣型熱管換熱器中，參加換熱的冷熱流體都是氣體，例如從煙氣中吸收余熱加熱空氣的熱管空氣予熱器，就是煙氣(熱流體)與空氣(冷流體)之間的換熱。其典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。

其結(jié)構(gòu)特點為:由若干支熱管組成一個管束，中間用隔板分開，一邊走煙氣(排氣)為加熱段，另一邊走空氣(給氣)，為冷卻段，排氣與給氣的流動方向可以相反(逆流)，相同(順流)或交叉(交叉流)，不過，一般采用逆流的方案，因為逆流時，冷熱流體具有較大的傳熱溫差，有利于傳熱。此外，對于氣—氣型換熱，熱管外表面都有翅片，以增強傳熱，見圖2。翅片又叫擴展表面，加工方法有高頻焊、鑲片、繞片、串片或整體軋制。

圖1 氣—氣型熱管換熱器                圖2 帶翅片的熱管

氣—氣型熱管換熱器的主要應(yīng)用場合有:

鍋爐或各種加熱爐、窯爐的空氣予熱，加熱空氣用于助燃或用于其它目的達到節(jié)約燃料和能源。

從各種干燥設(shè)備的排氣中吸收余熱，加熱新鮮空氣，再返回干燥設(shè)備中。

空調(diào)設(shè)備的余熱回收，安裝在空調(diào)空間的排氣管道上，夏天用來回收冷量，冬天用來回收熱量。

(2) 氣—液型熱管換熱器。

參加換熱的流體一邊是液體，另一邊是氣體，例如從煙氣中吸收余熱用來加熱鍋爐給水的熱管省煤器。其典型結(jié)構(gòu)圖3所示。

熱管的加熱段暴露在煙氣中，往往采用翅片管，冷卻段置于循環(huán)的水流道中，采用光管就可以了。見圖4所示。

圖3 氣—液型熱管換熱器            圖4 氣—液型熱管元件

應(yīng)該注意，加熱段與冷卻段中間應(yīng)有良好的密封，如果水側(cè)的壓力較高，殼體應(yīng)滿足受壓容器的設(shè)計要求。

(3) 氣一汽型熱管換熱器

參加換熱的流體，一邊是氣體，另一邊是相變過程一液體的沸騰或蒸汽的凝結(jié)。前者的應(yīng)用實例是:從煙氣(熱流體)中吸收余熱用來使水沸騰產(chǎn)生蒸汽(冷流體)的熱管余熱鍋爐。如圖5所示。

后者應(yīng)用實例是熱管蒸汽冷凝，用空氣(冷流體)來冷凝汽輪機的排氣(熱流體)，見圖6所示。

圖5 熱管余熱鍋爐               圖6 熱管蒸汽冷凝器

圖5中的熱管管束是傾斜放置的，說明采用的重力輔助熱管，當(dāng)然，也可以采用垂直放置的結(jié)構(gòu)型式，熱管的加熱段插入煙道中，多采用翅片管，冷卻段伸入鍋筒中，采用光管。圖5中的情況與圖6恰恰相反，加熱段是光管，因為外面是蒸汽的凝結(jié)，而冷卻段是翅片管，外面是空氣的對流換熱。

除了上面講過的對流一對流型熱管換熱器之外，作為輻射一對流型的一個例子，是高溫鋼坯的余熱回收。

工質(zhì)選擇的因素

眾所周知，熱管是靠工質(zhì)的相變來傳遞熱量的。因此選擇工質(zhì)是熱管設(shè)計的核心。熱管工質(zhì)的選擇需要考慮的因素很多，這些因素可以分為以下三個方面。

（1）溫度因素：工質(zhì)在熱管的工作溫度下應(yīng)具有合適的壓力。

（2）物性因素：工質(zhì)的物理性質(zhì)應(yīng)有利于傳熱和熱管的工作。

（3）安全和經(jīng)濟性因素：工質(zhì)無毒，容易得到，價格便宜。