为解决稻谷收获后干燥气候与场地等限制,实现及时高效的稻谷干燥,提升联合收割机柴油机热效率,本文基于对联合收割机柴油机工况的排气性能和稻谷热风干燥的条件分析,针对所提出的联合收割机排气余热谷物在机热风干燥用热管换热器的设计及优化开展了研究。首先,本文搭建了联合收割机用全柴4C6-100U32柴油机性能试验台架并进行了该发动机的性能试验,获取了该柴油机的排气能量变化规律,计算了其排气余热回收潜力。结合排气温度、排气流量与谷物热风干燥所需的风温和风速,采用经验设计法设计了一台碳钢-水重力热管换热器。其次,本文建立了热管换热器定热流密度数值分析模型并进行了热管换热器换热性能试验,对该模型进行了验证。数值模拟及换热性能试验均表明所设计的热管换热器在排气管压降改变不大的情况下能够回收约25.1%的排气余热能,输出热风温度为50-60 ~oC之间,符合谷物热风干燥要求。同时,还利用验证过的数值分析模型获取了发动机工况、换热器冷侧空气流量以及热管的结构参数如外径、管束间距、热侧翅片厚度、翅片间距对换热器的余热回收效率、排气管压降以及出口风温的影响规律,为优化设计提供理论支持。最后,将热管外径、管间距、热侧翅片厚度、翅片间距与冷侧空气流量作为因素,将常用工况下余热回收量、排气管压降以及热风温度作为试验指标,进行了5因素5水平的正交优化研究,研究结果表明:热管管间距、热管翅片间距与冷侧空气流量对余热回收量均存在显著影响;热管外径与翅片间距对排气管压降均存在显著影响;热管翅片间距与冷侧空气流量对热风温差均存在显著影响;相比于前期经验设计,热管换热器经优化后,在不影响柴油机性能的情况下,实现了余热回收量13.6%的提升,换热器排气管压降仅增加了3.2%,热风温度为55 ~oC,适中的热风温度更能适应联合收割机实际工作时的工况偶尔波动。