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。