本文提出了几种适用于舰船核动力系统的非能动余热排出新方案：套管式非能动余热排出系统、U型管式非能动余热排出系统、分离式热管非能动余热排出系统及基于密度锁的一回路非能动余热排出系统等。这些非能动余热排出系统中余热排出换热器置于潜艇耐压壳体与非耐压壳体之间，以海洋作为最终热阱，不需要占用太多潜艇内部空间。同时，可以增加余热排出系统的加热段与换热器之间的高度差，提高系统的自然循环能力。非能动余热排出换热器换热管内为蒸汽凝结换热或单相对流换热，换热器壳侧为海水单相自然对流换热或过冷沸腾换热。换热器壳侧海水的对流换热系数比换热器管内的换热系数小的多。为了提高换热器海水侧的对流换热系数，提高换热器整体换热能力，实现余热排出换热器小型化，换热器的换热管采用强化换热管。通过实验研究和计算，对比分析了整体针翅管、多孔管、低肋管与光滑管的换热特性，结果表明在外壁面过热度为7℃—13℃的范围内，整体针翅管的外表面热流密度和沸腾换热系数高于光管，约是光管的2倍；在外壁面传热温差为30℃—70℃的自然对流区，整体针翅管的外表面传热系数比光管提高了约40％。在此基础上，计算出以整体针翅管作为传热管的换热器的总传热系数、换热面积、换热管的长度和数目，确定了换热管的布置形式等。最后对余热排出换热器结构进行了优化。