近年来,随着资源的不断开发利用,废热再利用成为了节能环保的有效途径之一。常温与中温热管换热器在余热回收中的应用,可大大提高能源利用率。本文以常温与中温重力热管换热器为研究对象,采用常规设计法来设计热管换热器。采用Fluent软件对换热器内流体流场、温度场及热管工作状态进行模拟仿真;研究了不同运行参数与翅片参数对换热器换热性能的影响,并对其进行优化,得到最佳运行参数与相应的翅片结构参数。主要研究内容及结论如下:(1)对常温重力热管换热器进行数值模拟研究,将热管设置为定热流密度边界条件,对换热器在不同运行参数下的流场及温度场进行模拟分析。为验证文中模拟方法的正确性,将经验计算公式计算结果和模拟计算结果进行对比,对比结果表明选用的模拟计算方法是合理的。(2)对中温重力热管换热器进行数值模拟计算研究,对换热器中蒸发段与冷凝段内的流场与温度场及热管工作状态进行分析。研究结果显示:热流体入口速度较大时,换热器传热效果得到改善,但速度过大时,热管会发生共振现象,因此要将流体的速度控制在合理的范围内;烟气入口温度在733~753K范围内变化时,随着烟气入口温度的增加,换热器的换热性能也有所改善,但相对烟气入口速度对蒸发段与冷凝段内流体温度变化的影响,流体温度受入口温度的影响比较小。当烟气入口速度过大或温度过高时,中温与常温过渡区水热管管内蒸汽温度会高于热管的工作极限温度,会发生爆管现象。为此,根据热管的工作状态,可改变热管的布置,比如增加中温段热管的管排数,改变热管的管间距及热管翅片参数等。(3)为得到中温重力热管换热器的最佳运行参数与结构参数,对热管的翅片参数进行优化研究。分析蒸发段热流体不同入口速度时,不同热管翅片间距、翅片高度、横向管间距以及纵向管间距对平均对流换热系数、换热器总换热量、翅片效率、压降、换热器综合性能评价指标PEC的影响。结果表明:翅片间距取值范围为5~6mm。热管翅片高度取值为12~13mm,横向管间距的最优取值范围为65~70mm。纵向管间距的最优取值范围为55mm~65mm,烟气入口速度为2.5m/s~3m/s时,中温重力热管换热器的换热性能最佳。