能源是發(fā)展國民經(jīng)濟的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，能源的開發(fā)和利用程度直接影響著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民物質(zhì)生活水平的提高，余熱回收是合理利用能源、節(jié)約能源、提高能源利用率等方面不可忽視的問題。加熱爐是煉油廠關(guān)鍵設(shè)備之一，在使用過程中將產(chǎn)生大量高溫煙氣，排煙余熱未獲得充分利用，不但造成能源的嚴重浪費，還會污染環(huán)境。因此發(fā)展有效的余熱回收裝置是能源得以合理利用的有效方式。研究發(fā)現(xiàn)熱管是一種具有高導(dǎo)熱性、高傳熱效率的傳熱元件。我國熱管研究開始于1970年左右，1980年國內(nèi)第一臺試驗性熱管換熱器運轉(zhuǎn)成功。近年來，工業(yè)中的實際應(yīng)用也已經(jīng)證明了熱管換熱器的確是一種高效、緊湊、耐用的換熱設(shè)備，它在工業(yè)余熱回收方面發(fā)揮了良好的作用，并積累了一定的使用經(jīng)驗。
      在眾多的傳熱元件中，熱管是人們所知的最有效的傳熱元件之一。隨著熱管技術(shù)日趨發(fā)展成熟，熱管式換熱器在電站、鋼鐵、冶金、石油、化工、建材、輕工、制冷空調(diào)、電子等領(lǐng)域的節(jié)能應(yīng)用中發(fā)揮著越來越重要的作用。熱管技術(shù)的應(yīng)用將推進我國節(jié)能工作的進程，同時降低對環(huán)境的熱污染，是一項很有發(fā)展前途的技術(shù)。空氣預(yù)熱器是利用排煙余熱來加熱燃燒所需空氣的熱交換設(shè)備。由于它工作在煙氣溫度最低的區(qū)域,回收了煙氣的熱量,降低了排煙溫度,因而提高了加熱爐的熱效率，同時也由于空氣被預(yù)熱,強化了燃料的著火和燃燒的過程,減少了燃料不完全燃燒的熱損失,進一步提高了加熱爐的熱效率。
      設(shè)計一臺加熱爐煙氣余熱回收熱管空氣預(yù)熱器，利用常壓爐和減壓爐的高溫煙氣預(yù)熱空氣，使之作為燃料燃燒所需氧氣來源以達到節(jié)能之目的。內(nèi)容包括傳熱工藝計算、熱管計算選型、預(yù)熱器本體設(shè)計等，并結(jié)合企業(yè)現(xiàn)狀對熱管進行改進，克服為避免低溫露點腐蝕而浪費能源的現(xiàn)狀，達到節(jié)能降耗的目的。
      我國的能源短缺問題日趨嚴重，節(jié)能已被提到了重要的議事日程。大量的工業(yè)鍋爐和各種窯爐、加熱爐所排放的高溫煙氣，用熱管氣-氣換熱器進行余熱回收，所得到的高溫空氣可用于助燃或干燥，因此應(yīng)用前景非常廣闊。據(jù)有關(guān)報道稱，我國三分之二的能源被鍋爐吞噬，而我國工業(yè)鍋爐的實際運行效率只有65%左右，工業(yè)發(fā)達國家的燃煤工業(yè)鍋爐運行熱效率達85%，因此，提高工業(yè)鍋爐的熱效率，節(jié)能潛力十分巨大。如果我國鍋爐的熱效率能夠提高10%，節(jié)約的能耗則相當于三峽水庫一年的發(fā)電量，做好工業(yè)鍋爐及窯爐的節(jié)能工作對節(jié)約能源具有十分重要的意義。利用熱管氣-氣換熱器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的管殼式氣-氣換熱器，一方面,能夠大大提高預(yù)熱空氣進入爐內(nèi)的溫度，降低煙氣溫度，從而大大提高鍋爐的熱效率；另一方面，熱管氣-氣換熱器運行壓降非常小，有時甚至不需要增加引風機等設(shè)備，從而使得運行費用大大降低。
      熱管作為一種具有高導(dǎo)熱性能的傳熱裝置，其概念首先是由美國通用發(fā)動機公司的Gaugler于1944年提出的。熱管工作的主要任務(wù)是從加熱段吸收熱量，通過內(nèi)部相變傳熱過程，把熱量輸送到冷卻段，從而實現(xiàn)熱量轉(zhuǎn)移。完成這一轉(zhuǎn)移有6個同時發(fā)生而又相互關(guān)聯(lián)的主要過程。這6個過程是：(1)熱量從熱源通過熱管管壁和充滿工作液體的吸液芯傳遞到液－汽分界面；(2)液體在蒸發(fā)段內(nèi)的液－汽分界面上蒸發(fā)；(3)蒸汽腔內(nèi)的蒸汽從蒸發(fā)段流到冷凝段；(4)蒸汽在冷凝段內(nèi)的汽－液分界面上凝結(jié)；(5)熱量從汽－液分界面通過吸液芯、液體和管壁傳給冷源； (6)在吸液芯內(nèi)由于毛細作用使冷凝后的工作液體回流到蒸發(fā)段。熱管的研究與開發(fā)最主要的是熱管材料。雖然幾乎所有金屬材料、無機及有機材料均可用于制作熱管，但只有與工作流體相容的材料才可能被選用。根據(jù)不同研究者對熱管材料的研究成果已開發(fā)的熱管材料有：銅、鋁、碳鋼、不銹鋼、鎳、鈦、鎢、鉻鎳鐵合金、鉬合金、碳化硅。近些年來，隨著材料科學(xué)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了一種相變材料換熱技術(shù)與熱管技術(shù)有效結(jié)合起來的技術(shù)，如氫氧化鋇加6%氯化鋇的蓄熱體系和復(fù)合中空熱管專利材料。這無疑是一種非常高效的新型節(jié)能技術(shù)，一般的相變材料導(dǎo)熱系數(shù)較低，將熱管作為換熱元件應(yīng)用于相變蓄熱領(lǐng)域中是改進相變蓄熱系統(tǒng)，提高其換熱效率的一個重要手段，還合理利用了排氣余熱，不僅在最大程度上節(jié)省了燃料，而且降低了污染物排放量，滿足我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。熱管式換熱器是一種新型的換熱器，將熱管元件按一定行列間距成束裝在框架內(nèi)，用中間隔板等密封元件將加熱段和散熱段隔開，構(gòu)成熱管換熱器。熱管換熱器于70年代初才開始應(yīng)用于工業(yè)中作為節(jié)能設(shè)備。雖然熱管換熱器在工業(yè)中應(yīng)用時間不長，但發(fā)展速度很快。由于水-碳鋼熱管的研制成功，使得氣-氣熱管和氣-氣換熱器的制造成本大幅降低，從而促進了熱管氣-氣換熱器的工業(yè)化應(yīng)用。熱管氣-氣換熱器綜合起來有如下一些特點：(1)熱性能高。由于熱管氣-氣換熱器的加熱段和冷凝段都有帶翅片，大大擴展了換熱表面，因此，其傳熱系數(shù)比普通光管氣-氣換熱器的要大好多倍；(2)流阻小，降低了換熱器運行時的動力消耗。目前國內(nèi)已有數(shù)千臺熱管氣-氣換熱器先后投入使用，取得了較好的使用效果。但也暴露了不少問題，如露點腐蝕、積灰。積灰對于灰塵較多的煙氣,如其在熱管氣-氣換熱器中設(shè)計流動速度過高,雖然能夠提高熱管的換熱能力,但是會加速熱管的磨損,且增大煙氣流動阻力;速度較小時,熱管翅片上易積灰,使熱管換熱能力下降,嚴重時堵塞換熱器,使其失效。這也與目前落后的設(shè)計方法有關(guān)，傳統(tǒng)的設(shè)計手段難以通過進行精確的設(shè)計計算來避免積灰。露點腐蝕雖然也有工程技術(shù)人員已經(jīng)采用了以避免露點腐蝕為控制目標的設(shè)計計算，但由于受傳統(tǒng)設(shè)計計算手段的限制，設(shè)計計算采用試算驗證的方式進行，難以做到各項參數(shù)的優(yōu)化組合，從而造成熱管氣-氣換熱器的實際運行參數(shù)與設(shè)計參數(shù)的偏離，導(dǎo)致露點腐蝕，導(dǎo)致熱管失效。此外還有熱管失效、漏風等。這影響了熱管氣-氣換熱器的進一步推廣。因此，急需對這些問題進行細致分析與研究，完善熱管氣-氣換熱器的設(shè)計制造方法，提高熱管氣-氣換熱器的使用效果和壽命。