地热资源丰富,但利用率不高,且现有地热利用模式存在不足,因此开发地热用重力热管换热器具有重要意义。模拟地热水环境,首先进行实验,对比现有应用潜力较大的两种工质R245fa、R1234ze。进而借助Sinda/Fluint软件建立工质为R245fa的重力热管仿真模型,将模拟结果与实验进行对比,证实模型的可靠性;并基于所建模型研究热源温度、冷却水流量、进口温度、冷凝段长度、绝热段长度、充液率、管径等因素对工作在30-100℃范围内3m常温重力热管换热性能的影响,并预测60m、100m和150m超长重力热管在不同充液率和冷却水进口水温下的运行性能;最后,建立换热效率更高的新型重力热管模型,进一步探究高效热管。研究结果表明:(1)工质R1234ze的热管等效对流换热系数高于R245fa,但两者的热管传热功率逼近一致。(2)经与大范围工况实验数据对比,仿真结果与实验数据相对平均误差很小,验证了模型的准确可靠。(3)依靠建立的3m、60m、100m和150m Sinda/Fluint重力热管仿真模型,可获得不同工况下重力热管的运行参数,完成性能预测与优化。(4)在热管尺寸和操作参数相同的情况下,新型重力热管换热效率要优于常规重力热管,有进一步探索的价值。