眾所周知，熱管是靠工質(zhì)的相變來傳熱能量的。在熱管內(nèi)部，工質(zhì)頻繁地改變著自己的相態(tài)，在傳輸熱量的同時(shí)，連續(xù)不斷地完成著質(zhì)量的轉(zhuǎn)移。因此，在設(shè)計(jì)熱管時(shí)，首先遇到的問題是如何確定熱管的工質(zhì)。
熱管工質(zhì)的確定需要考慮的因素很多，其中溫度因素是重要的。任何一種工質(zhì)都有它自己可以工作的溫度范圍，其下限是工質(zhì)的凝固點(diǎn)，上限是熱力學(xué)臨界點(diǎn)。例如，工業(yè)上常常應(yīng)用水為熱管的工質(zhì)，對(duì)于水，凝固點(diǎn)為0℃（1atm），臨界點(diǎn)為374.15℃。但實(shí)際上，工質(zhì)工作的合適的溫度范圍要小得多，主要考慮的是，在熱管的工作溫度范圍內(nèi)，工質(zhì)要具有合適壓力。壓力值的上限受管殼強(qiáng)度的限制。例如，對(duì)于常用的外徑為25mm的水-銅熱管，在某一特定的端帽焊接條件下，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的熱管爆破時(shí)的溫度和壓力見表1。
熱管外徑/mm | 熱管內(nèi)經(jīng)/mm | 銅管厚度/mm | 芯結(jié)構(gòu) | 平均爆破溫度/℃ | 平均爆破壓力/bar |
25 | 20 | 1 | 縱向槽道吸液芯 | 310 | 100 |
25 | 20 | 1 | 無芯 | 300 | 85 |
表1 熱管爆破時(shí)的溫度和壓力
由表1可知，熱管可能承受的壓力約為100bar，超過了這一數(shù)值就會(huì)發(fā)現(xiàn)熱管端帽破裂或焊縫漏汽。為了使熱管能安全工作，還必須考慮一個(gè)安全系數(shù)為2.5，那么，管內(nèi)允許壓力為100/2.5=40bar。在這一壓力下對(duì)應(yīng)的工質(zhì)飽和溫度為250℃，也就是說，工質(zhì)的工作不要超過250℃，這就構(gòu)成了工作溫度的上限。
