由熱管元件組成的換熱設備叫熱管換熱器。在余熱回收系統中，在太陽能和地熱資源開發利用工程中，在各種電子/電器設備的冷卻散熱中，熱管往往不是以單支元件的形式應用的，而是由若干支、甚至幾十支、幾百支熱管組合起來應用的。也就是說，熱管換熱器是其主要應用形式。熱管換熱器在熱管的應用中占主導的地位。
現在已開發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。其典型結構如圖1所示。
其結構特點為: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。
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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約燃料和能源。
從各種干燥設備的排氣中吸收余熱，加熱新鮮空氣，再返回干燥設備中。
空調設備的余熱回收，安裝在空調空間的排氣管道上，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。其典型結構圖3所示。
熱管的加熱段暴露在煙氣中，往往采用翅片管，冷卻段置于循環的水流道中，采用光管就可以了。見圖4所示。
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圖3 氣—液型熱管換熱器 圖4 氣—液型熱管元件
應該注意，加熱段與冷卻段中間應有良好的密封，如果水側的壓力較高，殼體應滿足受壓容器的設計要求。
(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。前者的應用實例是:從煙氣(熱流體)中吸收余熱用來使水沸騰產生蒸汽(冷流體)的熱管余熱鍋爐。如圖5所示。
后者應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。
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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，當然，也可以采用垂直放置的結構型式，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，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。
工質選擇的因素
眾所周知，熱管是靠工質的相變來傳遞熱量的。因此選擇工質是熱管設計的核心。熱管工質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：工質在熱管的工作溫度下應具有合適的壓力。
（2）物性因素：工質的物理性質應有利于傳熱和熱管的工作。
（3）安全和經濟性因素：工質無毒，容易得到，價格便宜。
