在对流沸腾中，主要有两种类型的临界热流密度：偏离核态沸腾和干涸。在压水堆核动力装置稳态热工设计中，通常只遇到过冷沸腾和低含汽量的饱和沸腾，因此偏离核态沸腾热流密度尤其重要。

偏离核态沸腾机理模型主要包括三种类型：(a)当发热元件壁面上形成一大蒸汽泡时，其底部薄层液膜不断蒸发，形成干斑，导致发热元件壁面传热恶化；(b)当发热元件壁面上的汽泡层增厚到足以阻碍液体润湿壁面时，蒸汽将无法逸出而形成汽壳，堵塞了液体流道，导致发热元件壁面发生过热；(c)在高热流密度下，汽块与发热元件壁面之间的液膜蒸发速度大于液体润湿壁面速度时，导致发热元件壁面异常过热而干涸。由于临界热流密度机理及其现象太复杂，通常采用试验研究的方法，得到临界热流密度关系式。根据临界热流密度试验目的及其内容，按相似准则要求设计试验段，研究系统压力、质量流速、临界点含汽量、结构参数等因素对临界热流密度的影响。

在临界热流密度试验过程中，临界判断一般采用加热元件壁温判断，其判据有两条：一是加热元件壁温跃升速率达到或超过某一定值；二是加热元件壁温达到或超过最高温度限值。临界热流密度试验数据分析要求给出95%的置信度上，至少95%的概率不发生临界沸腾的临界热流密度比。

对均匀加热试验段，一般采用局部平均参数法处理临界热流密度试验数据；对非均匀加热试验段，一般采用子通道分析法处理临界热流密度试验数据。在核动力装置安全评审中，临界热流密度是重要的限制性热工水力参数，它的大小直接影响核动力装置的安全性和经济性。通过优化燃料组件结构，提高临界热流密度，使反应堆系统产生最大的热功率，从而在保证核动力装置工程设计安全可靠的基础上，提高经济性。 2100433B

当热流密度达到由核态沸腾转变为膜态沸腾所对应的值时，加热表面上的气泡很多，以致使很多气泡连成一片，覆盖了部分加热面。由于气膜的传热系数低，加热面的温度会很快升高，而使加热面烧毁。这一临界对应点上的热流密度即临界热通量，又称为沸腾临界点或临界热流密度CHF（Critical Heat Flux）。

临界热通量常用符号“qcr” 表示，单位为“W/m2”。其值不仅取决于液体的物理性质，而且还受沸腾压力和加热表面情况等因素的较大影响，常需通过专门的试验确定。对于水在大气压力下所发生的大容器饱和沸腾而言，qcr的值大致为 (1.5～3)×10⁶(W/m²)。热流密度q一旦超过了临界热流密度，对流换热热阻就会随之迅速增大，而加热面壁温则急剧升高，甚至有可能超过金属材料的熔点而造成“烧毁” 设备的严重后果。因此，在锅炉水冷壁、蒸汽发生器、沸水(反应)堆等热力设备的设计和运行中，必须对热负荷严加控制，使之总是小于临界热流密度，或在可能发生膜态沸腾的某些加热部位采取一定的保护措施 (如在相关受热面外侧涂上一层低导热性能的粗糙覆盖材料等)，以确保加热面能在泡核沸腾的条件下安全可靠地工作。

热通量的测量可以以几种不同的方式进行。通常已知但通常不切实际的方法是通过测量具有已知导热率的一块材料上的温差来进行的。这种方法类似于测量电流的标准方法，其中测量已知电阻上的电压降。通常这种方法很难执行，因为被测试材料的热阻通常是未知的。为了确定热阻，需要准确的材料厚度和热导率值。利用热阻以及材料两侧的温度测量，可以间接计算热通量。

测量热通量的第二种方法是通过使用热通量传感器或热通量传感器来直接测量传递到热通量传感器所安装到的表面的热量的量。最常见的热通量传感器类型是差示温度热电堆，其基本上与所提到的第一种测量方法相同，除了其具有的优点是热阻/传导率不需要是已知的参数。由于热通量传感器能够通过使用塞贝克效应实现对现有热通量的现场测量，因此不必知道这些参数。但是，差热电堆热通量传感器已经在为了进行校准，以涉及它们的输出信号[μV]到热通量值[W/(m²⋅K)]。一旦热通量传感器被校准，它就可以用来直接测量热通量，而不需要罕见的热阻或热传导值。

依据热传导方式的不同，热通量分为传导热通量（传导热流密度）、辐射热通量（辐射热流密度）和对流热通量（对流热流密度） 对于不同的应用，热通量的名称还有如：大地热通量（也称大地热流密度，土壤热通量），它是大地（土壤）中热传导方式的表述；感热通量是物体在加热或冷却过程中，温度升高或降低而不改变其原有相态所需吸收或放出的热量通量；潜热通量是物质发生相变（物态变化）且温度不发生变化时吸收或放出的热量通量。