如果將熱管的一端加熱，另一端冷卻，中間用隔板或絕熱材料將二者分開，這樣，熱管內(nèi)將開始兩相傳熱過程。加熱段的介質(zhì)會沸騰或蒸發(fā)，吸收汽化潛熱，由液體變?yōu)檎羝?。產(chǎn)生的蒸汽在管內(nèi)一定壓差的作用下，流動到冷卻段，蒸汽遇到冷的壁面會凝結(jié)成液體，同時(shí)放出汽化潛熱，通過管壁傳給外面的冷源。冷凝下來的液體依靠管內(nèi)壁的多孔材料所產(chǎn)生的毛細(xì)管力再回流到加熱段，重新開始蒸發(fā)吸熱過程。這樣，通過管內(nèi)介質(zhì)的連續(xù)相變，完成了熱量的連續(xù)轉(zhuǎn)移。

當(dāng)熱管在地面上應(yīng)用時(shí)，可以讓重力來幫助凝液回流，這時(shí)，就不需要管內(nèi)吸液芯了，只要將熱管傾斜放置或垂直放置，讓加熱段在下方，冷卻段在上方就可以了。這樣的熱管叫重力輔助熱管或重力熱管。下面講述的熱管換熱器，絕大部分用的都是重力熱管。