矿井回风与进风重力热管系统关键参数设计计算方法研究

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作者 翟宇 赵旭 董志峰 《煤炭工程》 北大核心 2025年第4期19-26,共8页

矿井回风取热与进风加热重力热管热交换系统在不同工况下热管结构参数的设计基本相同,导致矿井回风余热利用效率低且无法满足进风温度的设计要求。为解决该系统及热管组件关键参数设计缺乏针对性的理论支持的技术难题,基于重力式热管系... 矿井回风取热与进风加热重力热管热交换系统在不同工况下热管结构参数的设计基本相同,导致矿井回风余热利用效率低且无法满足进风温度的设计要求。为解决该系统及热管组件关键参数设计缺乏针对性的理论支持的技术难题,基于重力式热管系统热交换模型,提出了一种矿井回风与进风重力热管系统关键参数设计计算方法。应用该方法于银川某矿,并与其他三个典型重力热管煤矿的热交换效果进行了对比分析,结果表明,该矿重力热管热交换系统将进风温度从-31.5℃提升至4.1℃,满足了煤矿安全规程中进风温度≥2℃的要求,相较其他项目改善效果更为明显,这些结果证实了该方法的有效性与实用性。 展开更多

关键词 矿井回风取热 矿井进风加热 重力热管 设计计算方法 热交换特性

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一种预留节点策略应用于换热网络优化

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作者 吴小龙 黄晓璜 +3 位作者 肖媛 单灵海 叶家慧 崔国民 《化工学报》 北大核心 2025年第7期3388-3402,共15页

使用RWCE算法优化换热网络时,算法的随机性可能导致连续节点上存在换热单元,从而影响后续新单元的生成。为了解决这一问题,提出一种预留节点策略改良该算法。为了促进分流节点上换热单元的竞争,将节点非结构模型改良成分流连续节点非结... 使用RWCE算法优化换热网络时,算法的随机性可能导致连续节点上存在换热单元,从而影响后续新单元的生成。为了解决这一问题,提出一种预留节点策略改良该算法。为了促进分流节点上换热单元的竞争,将节点非结构模型改良成分流连续节点非结构模型。分流上存在多个节点,也会有效避免出现连续节点上存在换热单元的状况发生,有效促进节点之间的相互竞争。最终使用H4C5和H10C5两个算例验证该策略的有效性,得到的年综合费用分别是2890453 USD/a和5091842 USD/a,由此证明了将该策略改良RWCE算法在换热网络优化上的有效性。 展开更多

关键词 算法 系统工程 优化设计 换热网络 结构进化

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地埋管地源热泵长度设计影响因素及其敏感性分析

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作者 毕伟蔷 韩宗伟 +2 位作者 张雪平 张宏志 杨灵艳 《制冷学报》 北大核心 2025年第2期120-128,共9页

针对地埋管地源热泵工程应用中出现的地埋管长度设计不合理问题,搭建了地源热泵三维动态仿真平台,将动态模拟的出口温度与规范要求的设计出口温度进行对比,评估地埋管设计长度的合理性。以北京某建筑为应用对象,研究了地埋管设计长度的... 针对地埋管地源热泵工程应用中出现的地埋管长度设计不合理问题,搭建了地源热泵三维动态仿真平台,将动态模拟的出口温度与规范要求的设计出口温度进行对比,评估地埋管设计长度的合理性。以北京某建筑为应用对象,研究了地埋管设计长度的误差随土壤热物性参数与钻孔相关参数变化的规律,并用敏感性分析法量化了各因素对地埋管长度的影响程度。研究结果表明:随着土壤导热系数、土壤容积热容、钻孔深度、钻孔间距的增加,地埋管设计长度的相对误差逐渐增大。各因素的相对误差变化范围分别为:10.7%~27.3%、8.0%~23.8%、7.3%~12.5%、12.5%~17.4%。土壤导热系数敏感性分析的量化指标的绝对值为0.909,是地埋管长度的显著影响因素,其余因素的影响程度由高到低分别为土壤容积热容、钻孔间距、钻孔排列列数和钻孔深度。 展开更多

关键词 地源热泵 地埋管换热器 地埋管设计长度 敏感性分析

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物流分配的不均匀性对紧凑式换热器效能的影响 被引量：22

4

作者 焦安军 厉彦忠 +2 位作者 张瑞 郭航 陈纯正 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第3期265-269,共5页

以一侧流体分配不均匀的换热器模型为基础 ,建立了物流分配不均匀性对换热器效能影响的数学模型 ,通过理论分析和计算 ,为研究换热器内部物流分配不均匀对其效能的影响提供了一种分析方法 .该理论模型包括连续模型和离散模型 2种形式 ,... 以一侧流体分配不均匀的换热器模型为基础 ,建立了物流分配不均匀性对换热器效能影响的数学模型 ,通过理论分析和计算 ,为研究换热器内部物流分配不均匀对其效能的影响提供了一种分析方法 .该理论模型包括连续模型和离散模型 2种形式 ,前者为研究物流分配不均匀引起换热器效能的下降提供了一种分析计算方法 ,后者为控制实验研究的精度提供了理论依据 .研究结论对换热器的优化设计具有重要意义 . 展开更多

关键词 紧凑式换热器 流体分配 优化设计 不均匀性 换热效能 连续模型 离散模型

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微通道型分离式热管传热性能实验研究 被引量：18

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作者 金鑫 瞿晓华 +1 位作者 祁照岗 陈江平 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期15-19,共5页

研制了微通道型分离式热管采用R134a为传热介质,针对高低温温差、充液率、安装高度差和连接管路等因素进行了实验研究,得出了各因素与单位面积换热量的变化关系。实验结果表明,热管换热量在温差为20℃时比温差为10℃时增加了106%;而系... 研制了微通道型分离式热管采用R134a为传热介质,针对高低温温差、充液率、安装高度差和连接管路等因素进行了实验研究,得出了各因素与单位面积换热量的变化关系。实验结果表明,热管换热量在温差为20℃时比温差为10℃时增加了106%;而系统的最佳充液率介于113%~140%,在此区间内的单位面积换热量最大;当高度差从0.75m增加到1.2m时,热管的单位面积换热量增加了267%。 展开更多

关键词 工程热物理 分离式热管 微通道换热器 传热性能 R134A

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带有热储罐的间歇过程换热网络综合 被引量：6

6

作者 都健 杨坡 +3 位作者 刘琳琳 李继龙 陈静 陈鹏鹏 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期4325-4329,共5页

间歇过程流股对时间的依赖性增加了其换热网络综合的难度。提出了一种采用间接换热进行换热网络综合的方法,且考虑了直接换热,同时提出了合并热储罐的方法,并利用热储罐的特点合并间接换热中的换热器,用以减少设备费用,以热储罐中介质... 间歇过程流股对时间的依赖性增加了其换热网络综合的难度。提出了一种采用间接换热进行换热网络综合的方法,且考虑了直接换热,同时提出了合并热储罐的方法,并利用热储罐的特点合并间接换热中的换热器,用以减少设备费用,以热储罐中介质的温度为变量以年度总费用最小为目标函数建立非线性规划数学模型,确定热储罐内介质温度,最后将该方法应用于实例中证明此方法的有效性。 展开更多

关键词 系统工程 优化设计 间歇过程 热储罐 换热网络 数学模拟

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岩土热响应试验在土壤源热泵系统设计中的应用 被引量：8

7

作者 郝小充 余跃进 +2 位作者 毛炳文 胡纯良 张海琳 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期44-48,共5页

结合南京某土壤源热泵项目,分析了岩土热响应试验中的关键问题,对岩土热响应测试的方法与步骤进行了规范的阐述。针对某一实际项目建立了100m深双U型垂直埋管试验井测试装置进行热响应试验,并采集了岩土热物性参数,得到了土壤原始地温... 结合南京某土壤源热泵项目,分析了岩土热响应试验中的关键问题,对岩土热响应测试的方法与步骤进行了规范的阐述。针对某一实际项目建立了100m深双U型垂直埋管试验井测试装置进行热响应试验,并采集了岩土热物性参数,得到了土壤原始地温以及地埋管系统的供回水温度响应曲线,进而确定了每延米井深的换热量等参数。数据分析表明,土壤的原始地温为17.95℃,夏季工况(35℃)和冬季工况(5℃),每延米井深的换热量分别为69.6W/m和51.2W/m。该工程区域内综合地质条件比较适宜采用土壤源热泵空调系统。 展开更多

关键词 工程热物理 地下换热系统 岩土热响应试验 工程设计

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新型扩散焊紧凑式换热器 被引量：20

8

作者 陈永东 于改革 吴晓红 《压力容器》 2016年第5期46-55,共10页

相比高通量管壳式换热器、板(翅)式换热器,扩散焊紧凑式换热器是新一代高效换热器,其在高温高压等苛刻条件下表现出良好的综合性能,是实现节能和安全和谐统一的标志性换热器。从换热器的特点、分类、材料、力学性能、传热与流动设计、... 相比高通量管壳式换热器、板(翅)式换热器,扩散焊紧凑式换热器是新一代高效换热器,其在高温高压等苛刻条件下表现出良好的综合性能,是实现节能和安全和谐统一的标志性换热器。从换热器的特点、分类、材料、力学性能、传热与流动设计、机械设计和应用等方面,系统地介绍了国外扩散焊紧凑式换热器最新研究成果。扩散焊接头的高温蠕变试验表明,其总塑性应变明显高于供货态母材和普通焊接接头;扩散焊接头具有良好的延展性和耐高温性能。基于氦气-水和氦气-氦气的试验系统,研究得出了不同流动通道参数下的传热因子和阻力因子的准则方程。还介绍了基于ASME Code对扩散焊紧凑式换热器简化结构的机械设计方法。目前,扩散焊紧凑式换热器广泛应用于海洋平台油气处理、天然气浮式气化装置、浮式天然气液化装置等海洋工程领域,并且在新一代核反应堆换热技术中呈现出潜在的应用前景。 展开更多

关键词 扩散焊 紧凑式换热器 结构 材料 力学性能 热力设计 机械设计 应用

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遗传算法在板翅式换热器尺寸优化中的应用 被引量：30

9

作者 谢公南 王秋旺 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第7期53-57,共5页

提出了应用遗传算法对板翅式换热器的尺寸优化方法。该方法根据不同设计要求,把换热器的重量或效率分别作为遗传算法的目标函数,冷热两侧的翅片间距、高度作为待寻找最佳值的优化变量。设计方法的实施包括遗传算法程序和性能校核程序两... 提出了应用遗传算法对板翅式换热器的尺寸优化方法。该方法根据不同设计要求,把换热器的重量或效率分别作为遗传算法的目标函数,冷热两侧的翅片间距、高度作为待寻找最佳值的优化变量。设计方法的实施包括遗传算法程序和性能校核程序两大模块,其中遗传算法程序采用二进制编码、锦标赛选择、均匀交叉和单点变异,以及采用基于小生境下的共享技术和择优策略;性能校核程序中根据个体解码后的结构尺寸进行性能评价。应用结果表明,与原始数据比较,换热器的重量(效率)都有不同程度地减小(增加),但在工程实际中不宜采用效率最高为目标函数。该文的设计方法具有通用性,可作为优化设计不同换热器的结构尺寸。 展开更多

关键词 热能动力工程 紧凑换热器 遗传算法 优化设计 性能计算

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水-空气翅片管换热器变工况、变结构特性模型分析 被引量：8

10

作者 王婷 谷波 韩华 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期29-37,共9页

翅片管换热器变工况、变结构特性,是指其性能不仅受到工况参数的影响,而且也随结构参数的改变而变化的特性。因此,为深入研究此换热器特性,建立了相关的分析模型。当任一工况或结构参数在其最大可变范围内变化时,该模型可分析预测翅片... 翅片管换热器变工况、变结构特性,是指其性能不仅受到工况参数的影响,而且也随结构参数的改变而变化的特性。因此,为深入研究此换热器特性,建立了相关的分析模型。当任一工况或结构参数在其最大可变范围内变化时,该模型可分析预测翅片管换热器相应的性能变化规律。利用实验数据对模型计算结果进行了对比验证:干工况下,模型计算所得的各性能参数值与实测值吻合良好,其平均相对误差均小于6%;湿工况下,计算值与实验值的平均相对误差也在20%内,且其变化趋势一致,从而证明了模型的正确性及有效性。分析模拟所得的变工况、变结构特性,不仅有利于优化产品的结构设计,可辅助换热器的选型,而且还为换热器运行调节方法的选取提供了依据。 展开更多

关键词 工程热物理 翅片管换热器 数字化设计 变工况 变结构

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分离式热管换热器传热特性研究 被引量：7

11

作者 苏俊林 陈岚 王震坤 《农机化研究》 北大核心 2006年第7期161-162,165,共3页

传统分离式热排管换热管的研究大多数都针对竖直并联型,而对水平排管串联型热管的研究,目前还未见报道。为此,对高强化传热分离式热管换热器的传热性能进行了实验研究,得到了换热器冷凝侧及蒸发侧传热系数的经验公式,以及外部通道对流... 传统分离式热排管换热管的研究大多数都针对竖直并联型,而对水平排管串联型热管的研究,目前还未见报道。为此,对高强化传热分离式热管换热器的传热性能进行了实验研究,得到了换热器冷凝侧及蒸发侧传热系数的经验公式,以及外部通道对流换热表面传热系数的准则方程式。其研究成果可作为干燥系统中此种换热装置设计的参考依据。 展开更多

关键词 能源与动力工程 分离式热管换热器 试验 充液率 传热特性

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热管空气预热器改造设计、制造及使用分析 被引量：3

12

作者 任承钦 王礼建 杨仕承 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 1998年第3期45-50,共6页

通过在含尘烟气流环境下工作特性的分析，指出发展锅炉热管空气预热器研究的意义．在热管研制中探索了解决工质－管材相容性问题的综合措施及动态蒸汽钝化方法；探讨了热管传热性能的分析计算．换热器的整体设计以传热负荷和允许阻力为... 通过在含尘烟气流环境下工作特性的分析，指出发展锅炉热管空气预热器研究的意义．在热管研制中探索了解决工质－管材相容性问题的综合措施及动态蒸汽钝化方法；探讨了热管传热性能的分析计算．换热器的整体设计以传热负荷和允许阻力为目标函数进行各种方案的优化选择． 展开更多

关键词 积灰 露点腐蚀 热管 空气预热器 锅炉

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高温高压下的燃气/空气热管换热方案 被引量：1

13

作者 谢镇波 刘伟强 +1 位作者 李洪伟 唐元恒 《火箭推进》 CAS 2008年第4期22-26,共5页

以高温高压燃气加热高压纯空气为研究背景,用平均温差法对气-气热管换热器设计计算,进行结构方案设计,采用有效度-传热单元数法对换热器传热进行校核计算。设计换热器为圆柱形筒壁结构,出口为渐缩型喷管结构,采用半轴比为2/1的椭圆形热管。

关键词 高温高压 热管换热器 结构设计 设计计算 校核计算

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天然气热泵排烟换热器优化及实验 被引量：1

14

作者 杨昭 程珩 张金亮 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期133-136,共4页

燃气机热泵利用清洁的天然气作为输入能源带动压缩机完成热泵循环,由于它可以回收燃气机余热,其一次能源利用率较高。回收余热装置主要包括缸套换热器和排烟换热器,其中排烟换热器位于燃气机末端,其结构对余热回收和燃气机的排气压损、... 燃气机热泵利用清洁的天然气作为输入能源带动压缩机完成热泵循环,由于它可以回收燃气机余热,其一次能源利用率较高。回收余热装置主要包括缸套换热器和排烟换热器,其中排烟换热器位于燃气机末端,其结构对余热回收和燃气机的排气压损、空气动力性噪声都有很大的影响。为此,对燃气机热泵排烟换热器的换热和压损实验结果进行了分析,以校验排烟换热器的结构设计对换热效果及排气压力的影响;还测量了排烟换热器排气的空气动力性噪声,确定了消声频率;进而提出了以平衡换热、压降及降噪三者关系为基础的优化设计原则。 展开更多

关键词 天然气 燃气机热泵 排烟换热器 优化设计 压力损失 噪音 平衡 换热

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热管换热器设计计算的线算图法 被引量：1

15

作者 杨肖曦 邸玉静 马玉峰 《石油机械》 北大核心 2005年第7期35-37,共3页

针对热管换热器设计计算公式复杂,计算工作量大的问题,提出了采用线算图法进行气气热管换热器设计计算的方法。将热管换热器设计计算中的对流换热系数、流动阻力和携带传热极限计算公式均以线算图的形式表示,并给出计算实例。线算图法... 针对热管换热器设计计算公式复杂,计算工作量大的问题,提出了采用线算图法进行气气热管换热器设计计算的方法。将热管换热器设计计算中的对流换热系数、流动阻力和携带传热极限计算公式均以线算图的形式表示,并给出计算实例。线算图法与常规计算方法相比,两者的计算结果相差很小,但线算图法更方便、简单,同时可以清晰地表示各参数对热管换热器性能的影响。 展开更多

关键词 热管换热器 设计计算 算图法 对流换热系数 计算公式 换热器设计 传热极限 流动阻力 计算实例 计算方法 计算结果 工作量 线算图

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用模拟退火算法改进管壳式换热器的优化设计 被引量：2

16

作者 张昊志 李政 倪维斗 《动力工程》 CSCD 北大核心 2004年第2期285-290,共6页

介绍了一种由两级管壳式换热器组成的换热器系统的优化设计数学模型,数学模型属于典型的有约束非线性规划问题。目前对有约束非线性规划问题还没有通用的求全局最优解的算法。转轴直径搜索可行方向法(DSFD方法)是一种比较有效的求解有... 介绍了一种由两级管壳式换热器组成的换热器系统的优化设计数学模型,数学模型属于典型的有约束非线性规划问题。目前对有约束非线性规划问题还没有通用的求全局最优解的算法。转轴直径搜索可行方向法(DSFD方法)是一种比较有效的求解有约束非线性规划问题的算法,但它只能得到局部最优解。将模拟退火(SimulatedAnnealing)算法结合DSFD算法,构成了一种DSFD-SA-DSFD算法。在应用模拟退火算法的同时引入了罚函数法,将有约束非线性问题转化为无约束非线性问题。计算结果表明,DSFD-SA-DSFD算法能较快得到换热器优化问题的最优解,克服了单纯用DSFD算法只能得到局部最优解和单纯用SA算法效率不高的缺点。 展开更多

关键词 动力机械工程 换热器 优化设计 模拟退火 罚函数

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基于Solid Edge建模的换热装置工程设计 被引量：5

17

作者 丁文捷 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2006年第12期1442-1446,1494,共6页

随着换热装置日新月异的设计要求的提出,传统的、单一结构类型的换热器设计辅助手段已显得力不从心了。本课题根据换热器设计的基本原理和设计方法,采用基于Solid Edge的参数化三维建模的基本理念,通过将设计过程编入Excel表、建立Solid... 随着换热装置日新月异的设计要求的提出,传统的、单一结构类型的换热器设计辅助手段已显得力不从心了。本课题根据换热器设计的基本原理和设计方法,采用基于Solid Edge的参数化三维建模的基本理念,通过将设计过程编入Excel表、建立Solid Edge参数化模型图库和编写通用的V isual Basic数据驱动程序,较好地解决了换热器设计过程中的人机互补问题及与三维绘图软件Solid edge的相互结合问题。整个系统经过调试,结果证明具有良好的适应性和人机交互性,基本实现了从基本工艺结构计算、机械设计计算到装置零部件及整体装配图生成的一体化,达到减少设计工作量、复杂性和繁琐性、模型复用以及系统开放可扩展的目的,设计成果还可以复用到其他类似的真空锅炉、板式吸收塔设计工作中,极大程度地缓解设计工作技术难度。 展开更多

关键词 换热装置 工程设计 参数化模型 复用

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分离式热管凝结换热特性的研究 被引量：4

18

作者 朱玉琴 《西安石油学院学报（自然科学版）》 2000年第5期72-74,共3页

建立了空气冷却实验台 ,热管的加热方式为电加热 ,工质为蒸馏水 .在 1∶ 1模型上对分离式热管管内凝结换热特性、不凝性气体对凝结换热的影响及不凝性气体的扩散规律进行了试验 ,得出分离式热管有一最佳充液率 ,其值为 45%左右 ;凝结换... 建立了空气冷却实验台 ,热管的加热方式为电加热 ,工质为蒸馏水 .在 1∶ 1模型上对分离式热管管内凝结换热特性、不凝性气体对凝结换热的影响及不凝性气体的扩散规律进行了试验 ,得出分离式热管有一最佳充液率 ,其值为 45%左右 ;凝结换热系数随着蒸汽压力的增加略有降低 ,在实验的压力范围内 ,降低了 9.5% ;不凝性气体对分离式热管的凝结换热仅影响冷凝段下部较小部分 ,通过排气阀排出不凝性气体可有效地改善冷凝段下部的凝结换热 ;随着压力的增加 ,不凝性气体对分离式热管冷凝段的影响减少 . 展开更多

关键词 换热器 热管 工程设计 分离式 凝结 换热性

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螺旋板换热器板长计算方法的改进 被引量：1

19

作者 高尧林 《动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2004年第3期442-445,共4页

提出了一种全新的、基于螺旋线方程的螺旋板换热器板长解析计算方法,给出该算法的计算公式以及公式的导出过程,并结合具体算例对新算法与传统算法的计算结果进行了比较。新算法简单、实用,而且可以方便地实现任意螺旋角条件下,由螺旋角... 提出了一种全新的、基于螺旋线方程的螺旋板换热器板长解析计算方法,给出该算法的计算公式以及公式的导出过程,并结合具体算例对新算法与传统算法的计算结果进行了比较。新算法简单、实用,而且可以方便地实现任意螺旋角条件下,由螺旋角到板长和由板长到螺旋角的正逆双向计算。 展开更多

关键词 动力机械工程 螺旋板长度 解析几何法 换热器设计 螺旋板换热器 螺旋曲线

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气─气热管换热器的传热有效度传热单元数设计方法

20

作者 杨肖曦 许康 《石油大学学报（自然科学版）》 CSCD 1998年第5期71-72,共2页

用传热有效度传热单元数法对热管换热器中连续变化的流体温度进行了计算，得到了冷、热流体之间的换热量和各排热管出口处的流体温度。这种方法物理概念清晰，计算程序简单，计算结果准确，是一种较完善的热管换热器设计计算方法。

关键词 热管 换热器 传热 温度 设计 热管换热器

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