内部传热流动过程基本理论重力热管内部同时包括两相流和相变过程，不仅涉及传热传质学，还涉及热力学的问题，故传热机理十分复杂。SHIRAISH等较早地提出了比较简明的竖直重力热管传热模型，并与实验进行了验证，大部分研究者都是以该模型对重力热管进行研究的。如图1所示，该模型将重力热管传热分为3个区域，并建立了相应的传热模型：

（1）冷凝段为饱和蒸汽的层流膜状凝结，遵循Nusselt的竖直平板层流膜状凝结理论；

（2）蒸发段液池内，当热流密度较小时，液池内为自然对流蒸发当热流密度较大时液池内为核态沸腾；

（3）蒸发段液池以上部分，当热流密度较小时，冷凝液膜为层流膜状蒸发；而热流密度较大时，液膜为核态沸腾。

1.1冷凝段传热过程

对于重力热管冷凝段的冷凝过程，一般认为是图2闭式重力热管饱和层流膜状凝结，可以用Nusselt理论解释其换热机理。

1.2 绝热段传热过程

绝热段由于不参与换热过程，一般认为与外界无热量交换且径向不存在任何热质交换，绝热段的液膜厚度与冷凝段出口液膜厚度相等，各个参数均为定值。

1.3 蒸发段传热过程

蒸发段传热过程对蒸发段换热过程的研究多是根据实验数据总结经验关联式，没有由单纯的理论分析得到的换热关联式，这些关联式均有明确的应用条件。通常认为蒸发段存在液膜和液池两部分，其中蒸发段液膜在顶端和液池表面之间保持连续，但在不同的工况下存在不同的分布形式，常见形式如图2所示，主要包括：

（a）液膜局部干涸；

（b）液膜厚度达到最小值，无液膜局部干涸现象发生；

（c）液膜和液池保持连续；

（d）液池充满整个蒸发段。

对于液膜区的传热过程，当蒸发段传热率和其他参数（如工作压力、工质种类等）不同时，可以分为层流膜状蒸发、混合对流以及核态沸腾3种形式。不同的传热方式对应不同的换热机理，研究表明，层流膜状蒸发实质就是Nusselt膜状凝结理论的逆过程，得到的关联式与实验吻合较好；混合对流过程是汽泡生成、长大和运动带来的扰动及汽液界面的蒸发作用共同构成的换热过程，该过程形成的汽泡相互之间几乎没有扰动，是层流膜状蒸发到核态沸腾的过渡区间；核态沸腾由于大量汽泡的生成和扰动以及液滴的携带过程使液膜的核态沸腾换热系数大大提高，甚至高于液池核态沸腾 。

由于热虹吸管是依靠重力来使工质循环的，所以它只能用于重力场中，并且在使用时必须将蒸发段置于凝结段的下方。若蒸发段置于凝结段的上方，重力对凝结液的回流会起阻碍作用，这时没有动力使凝结液返回到燕发段，热虹吸管就不能工作。所以热虹吸管也是只能沿一个方向(由下向上)传热的热二极管。