工业炉作为工业生产中不可或缺的热工设备,每年耗能约占全国总能耗的1/4,但相当一部分能量以余热形式排出。以陶瓷窑炉为例,排烟损失约占窑炉总热量的25%～35%,其中可回收热量约占60%。本文在原有的直接热交换技术、热功转换技术、提质利用技术的基础上,提出了一种热管换热技术用于陶瓷窑炉的烟气余热回收,其具有传热效率高、结构紧凑、安全性能好等优势,可以有效回收陶瓷窑炉烟气余热,提高能源利用率。针对陶瓷窑炉的实际工况,本文采用常规设计法和分区设计理念对热管换热器进行了理论设计,通过数值模拟方法对换热器结构参数进行了优化。采用沸腾排气法和机械真空泵法对热管进行了制造,并进一步就热管的充液率、倾角、工质种类和管材类型对热管的性能影响进行了实验探究,主要研究内容和结论如下:（1）对用于某排烟量为8000 m3/h,排烟温度为360℃的隧道窑烟气余热回收的热管换热器进行了设计,热管换热器共由143根热管构成,采用正三角形叉排排列方式进行组合安装,分15排布置。根据蒸发段壁温,整个热管换热器分两个区域,其中区域一采用水作为工质,区域二采用乙醇作为工质。（2）通过数值研究方法研究了翅片间距、高度和管间距对换热器性能的影响,采用综合传热性能指标PEC（PEC=j/f）对换热器性能进行评价,结果表明:PEC随翅片间距的增大先增大后减小,当翅片间距为7.6mm时,换热器的综合传热性能最佳;翅片高度对换热器综合传热性能影响显著,随着翅片高度的增大,PEC呈现先增大后减小趋势,在翅片高度为15mm时,该值最大;PEC与管间距呈负相关,在不考虑压损和积灰的情况下,管间距可以适当取小,在文中最佳管间距为75mm。（3）就充液率和倾角两个因素对沸腾排气法所制造热管的性能影响进行研究,结果表明:在真空度接近的情况下,充液率是影响启动温度的主要因素,随着充液率的增大,启动温度逐渐增大;热管的均温性能随着加热功率增大逐渐降低,倾角对均温性能影响显著,倾角为60°时,热管的均温性最佳;随加热功率的增大,热管的传热性能整体呈现增大趋势;综合以上评价指标,当充液率为20%,倾角为60°时,热管性能最佳。（4）就工质种类（水工质和乙醇工质）和管材类型（沟槽管和光管）两个因素对机械真空泵法制造的热管进行了实验研究,并从启动性能、均温性能、传热性能和变功率启动性能对热管进行了评价。结果表明:在7～22W的加热功率下,乙醇工质热管较水工质热管性能更为优异;相较于光管热管,沟槽管热管性能更佳;热管对热负荷变化具有较快的响应速度,并在较短的时间内重新稳定。