套管式换热器结构为两个不同直径的圆管同心相套，也称为径向热管，因为其传热方向为径向。当外管外侧为高温侧，内管内侧为低温侧时，真空套管间隙内的热侧工质受热汽化膨胀，与冷侧工质形成高速对流，在冷侧凝结，即当热量传递到热管外管时，工作介质吸热蒸发，流向冷侧，在那里介质蒸汽被冷却，释放汽化潜热，冷凝成液体，然后返回热侧。
除常规重力热管换热器外，套管式热管换热器还具有以下特点。
（1）热传递方向可双向进行，可由外向内或由内向外传递；传统的重力热管只能从蒸发段传递到冷凝段，不能反向传递。
（2）相对重力场方向可随意放置，从垂直到平行；传统的重力热管不能垂直于重力场方向。
（3）由于套管式热管换热器冷热两侧传热距离大大缩短，传热系数增加，两侧热阻小，温差小。
（4）由于套管式热管换热器冷热两侧传热的横截面积大大增加，两侧单位面积的热负荷可以很大；没有传统重力热管的音速极限，携带极限，没有毛细极限和沸腾极限。
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