为了揭示换热系统性能优化的物理概念和规律,提出应用方向导数法来优化换热系统性能的新方法。首先,介绍了方向导数法的概念和数学形式,并阐明了方向导数法与拉格朗日乘子法之间的关系。其次,基于■耗散热阻思想和热阻网络原理,应用方向导数法分别对独立以及串联、并联换热器网络进行了分析。针对两独立换热器网络求其最大换热量问题,性能优化准则为两换热器换热量对热导(或热容量流)的导数相等。这相当于换热器换热量对热导(或热容量流)导数的离散场的协同。最后,应用方向导数法对含串并联单元的换热器网络进行了优化计算,得到了各设计参数最优值。对优化结果分析发现,应用系统分级等效思想可以指导并简化换热系统的优化设计,系统性能的优化取决于资源(热导或热容量流)的优化分配,即遵循大值与大值相匹配的原则。