熱管在蒸汽機車上能否應(yīng)用？這就要看熱管在蒸汽機車上應(yīng)用的不利條件和有利條件了。
熱管在蒸汽機車上應(yīng)用的不利條件分析：
(1)缺乏蒸汽機車熱管空氣預(yù)熱裝置的資料。雖然熱管在外國應(yīng)用非常廣泛，生產(chǎn)已系列化，但是，沒有蒸汽機車熱管空氣預(yù)熱裝置的實力可遵循，當(dāng)然也就沒有這方面的資料可參考了。
(2)蒸汽機車是運輸式設(shè)備，尤其蒸汽機車發(fā)展到現(xiàn)在，其結(jié)構(gòu)已經(jīng)很緊湊，幾乎沒有能放下熱管裝置的空隙，又加上蒸汽機車的排煙量特別大，M1=22865kg/h，這就給熱管裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來了非常大的困難。
(3)熱管裝置是裝在蒸汽機車的排煙箱中，由于排煙箱中的煙灰特別多，這就特別容易使熱管積灰，甚至使熱管的翅片堵塞。
(4)由于在蒸汽機車的排煙中夾雜著許多未燃燒的顆粒，并且這些顆粒以高速流動，這就容易磨損熱管，有可能將熱管上的翅片很快磨損壞。
(5)由于蒸汽機車的煙氣量和空氣量都很大及機車上空間的限制而使可選取的熱管數(shù)目很少，這使煙氣和空氣的流通面積減小，必須使煙氣和空氣的流速提高(比固定式的要高2~3倍)，因而所產(chǎn)生的阻力就高，甚至?xí)绊懙綑C車的排煙等。
上述問題都是熱管在蒸汽機車上應(yīng)用的關(guān)鍵問題，如果這些問題不解決，熱管在蒸汽機車上的應(yīng)用是談不上的。
下面分析和解決這些不利因素：
(1)熱管在蒸汽機車上應(yīng)用的目的是從排煙中回收熱量，然后去加熱進入爐膛的空氣，是屬氣-氣換熱，它屬于中溫?zé)峁軗Q熱，這種熱管空氣預(yù)熱裝置，雖然在蒸汽機車上沒有應(yīng)用的實例，但是，對固定式熱管換熱器已經(jīng)得到了大量的應(yīng)用，這種形式熱管的經(jīng)驗是成熟的。因此，可以說個不利的因素基本上得到解決。
(2)在蒸汽機車熱管空氣預(yù)熱裝置設(shè)計上遇到的困難是整臺裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過多次的方案設(shè)計與探討在不改動現(xiàn)有排煙箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)的條件下，不得不為了縮小熱管裝置的尺寸而采取回收熱量較少的方案，即熱管數(shù)目較少的方案。
(3)關(guān)于積灰的問題，在蒸汽機車燒型煤的情況下，采用熱管裝置在減少積灰問題上是非常有利的，除此之外，為了減少積灰，還采取下面一些措施:
①加大翅片間距;②加大管束間距;③控制煙氣流速，根據(jù)鍋爐中管排設(shè)計的經(jīng)驗，對管道中干煙灰，當(dāng)煙氣的流速是在接近8m/s以上流經(jīng)管排時是不容易因積灰而堵塞的;④讓煙氣首先經(jīng)過火星網(wǎng)和兩次轉(zhuǎn)90°的彎，使其較大的煙灰顆粒甩掉之后再進入熱管裝置;⑤現(xiàn)在正做熱管翅片積灰的試驗，如果設(shè)計的翅片間距還小，準(zhǔn)備再加大翅片間距;⑥考慮到管子積灰區(qū)主要是在管后的渦流區(qū)，為了減少渦流區(qū)的積灰，采取叉排排列的管束;采取叉排管束對傳熱系數(shù)的提高也是非常有利的。
(4)關(guān)于磨損問題，主要是對熱管加熱段翅片的磨損，解決的辦法:①加厚翅片，由原先的0.8mm加到1mm;②控制煙氣流速，根據(jù)鍋爐管排設(shè)計的經(jīng)驗，如果煙氣的流速在不超過12m/s時煙氣對管子的磨損是不太嚴(yán)重的，考慮到積灰和磨損，我們控制煙氣流過熱管的速度在6~10m/s之內(nèi);③采用加大翅片間距和加大管束間距以及把熱管裝置放到火星網(wǎng)和使煙氣轉(zhuǎn)兩個90°的彎之后，這樣做對減少熱管的磨損也都是有好處的。
(5)關(guān)于流動阻力問題，雖然煙氣和空氣經(jīng)過熱管的流速都很高，因而相應(yīng)的流動阻力都較大，但經(jīng)過計算，煙氣側(cè)和空氣側(cè)的流動阻力加起來不超過80mmH2O，這樣大的阻力在裝有扁煙筒的情況下是能通過的。
雖然熱管在蒸汽機車上應(yīng)用所存在的問題基本上得到解決，但終究是次嘗試，所以，計算和探討得出來的結(jié)論都要由實驗來驗證。
通過具體計算與實驗得出結(jié)論:
(1)熱管應(yīng)用到蒸汽機車上，從排煙的廢熱中回收熱量去加熱進入爐膛空氣的方案是可行的。由于熱風(fēng)進入爐膛助燃，提高碳燃燒溫度，對減少二氧化碳的排放，非常顯著。
(2)為了不改動內(nèi)部結(jié)構(gòu)，經(jīng)過試驗，選用熱負(fù)荷較小的方案是適合的。采用92根熱管，在設(shè)計工況下運行，進入爐膛的空氣溫度可以升高60~70℃，每小時可以回收約35萬千卡的熱量。熱量回收率為16%左右。
(3)關(guān)于積灰、清灰和磨損等問題，經(jīng)過采取一系列措施，通過實驗研究均得到了滿意的結(jié)果。
(4)關(guān)于節(jié)能減排:①二氧化碳、②黑煙、③火星、④黑灰渣，其中關(guān)鍵是二氧化碳(CO2)，碳是各種燃料中主要的可燃物質(zhì)，1kg碳完全燃燒時能放出8100kcal的熱量，但碳本身要在比較高的溫度下才能燃燒，一般是不容易燃燒的，所以在熱風(fēng)助燃下，提高燃燒溫度，二氧化碳的排放量就可以大大減少。
熱管在蒸汽機車或類似蒸汽機車的熱力設(shè)備上的應(yīng)用、推廣是一定會實現(xiàn)的，熱管技術(shù)必將在節(jié)約能源中發(fā)揮更大的作用。
熱管復(fù)合相變換熱器應(yīng)用到蒸汽機車上，經(jīng)過近一年的運行，性能穩(wěn)定可靠，完全達(dá)到了設(shè)計要求，已經(jīng)由鐵道部組織召開的技術(shù)鑒定會通過鑒定。