热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成的负压后充入适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯（毛细多孔材料）中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发段，另一端为冷凝段，根据需要还可以在两段中间布置绝热段。当热管的一端受热时，毛细芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成为液体，液体再沿多孔材料依靠毛细力的作用流回蒸发段。如此循环不已，热量就由热管的一端传至另一端。热管在实现这一热量传递的过程中主要包含了以下六个相互关联的过程：

(1)热量从热源通过热管管壁和充满工作液体的吸液芯传递到液汽分界面；

(2)液体在蒸发段内的液汽分界面上蒸发；

(3)蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到冷凝段；

(4)蒸汽在冷凝段内的汽液分界面上凝结；

(5)热量从汽液分界面通过吸液芯液体和管壁传给冷源；

(6)在吸液芯内由于毛细作用使冷凝后的工作液体回流到蒸发段。

热管作为传热元件与一般的金属传热元件相比具有以下特别的特性：

(1)很高的导热性 热管内部主要是靠工作介质的汽、液相变传热，热阻很小，因此具有很高的导热能力，与最好的金属导热体银、铜、铝相比，单位重量的热管可多传递几个数量级的热量。

(2)优良的等温性 热管内腔的蒸汽是处于饱和状态，饱和蒸汽的压力决定了饱和温度，饱和蒸汽从蒸发段流向冷凝段所产生的压降也很小，根据热力学中的 Clausuis-Clzpeyron 方程式可知，温降也很小，因而热管具有优良的等温性。利用热管的等温性可以把一个温度不均匀的温度场展平成为一个均匀的温度场。

(3)热流密度的可变性 热管可以独立改变蒸发段或冷却段的面积，即可以以较小的加热面积输入热量，而以较大的冷却面积输出热量，反之也行。这样就可改变热流密度，解决一些其他方法难以解决的传热难题。

(4)热流方向的可逆性 对于水平放置的有芯热管，由于其内部循环动力是毛细力，因此任意一端受热就可以作为蒸发段，而另一端就成为冷凝端。

(5)热二极管与热开关性能 热二极管就是只允许热流向一个方向，而不允许向相反的方向流动。热管可以做成热二极管或热开关，当热源温度高于某一温度时，热管开始工作，当热源温度低于某一温度时，热管停止工作，不再传热。

(6)恒温特性 可变导热管的冷凝段的热阻随加热量的增加而降低，随加热量的减少而增加，这可使热管在加热量大幅度变化的情况下，蒸汽温度变化极小，实现了恒温温度的控制。

(7)环境的适应性 热管的形状可以随着热源和冷源的条件而变化，热管也可以作成分离式以适应长距离或冷热流体不能混合的情况下的换热；热管即可以用于地面，也可用于空间（无重力场）。