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熱管散熱器由密封管、吸液芯和蒸汽通道組成。吸液芯環繞在密封管的管壁上，浸有能揮發的飽和液體。這種液體可以是蒸餾水，也可以是氨、甲醇或丙酮等。充有氨、甲醇、丙酮等液體的熱管散熱器在低溫時仍具有很好的散熱能力。防爆熱管散熱器
熱管散熱器運行時，其蒸發段吸收熱源(功率半導體器件等) 產生的熱量，使其吸液芯管中的液體沸騰化成蒸汽。帶有熱量的蒸汽就從熱管散熱器的蒸發段向其冷卻段移動，當蒸汽把熱量傳給冷卻段后，蒸汽就冷凝成液體。冷凝的液體便通過管壁上吸液芯的毛細管作用返回到蒸發段，如此重復上述循環過程不斷地散熱。
在加熱熱管的蒸發段，管芯內的工作液體受熱蒸發，并帶走熱量，該熱量為工作液體的蒸發潛熱，蒸汽從中心通道流向熱管的冷凝段，凝結成液體，同時放出潛熱，在毛細力的作用下，液體回流到蒸發段。這樣，就完成了一個閉合循環，從而將大量的熱量從加熱段傳到散熱段。當加熱段在下，冷卻段在上，熱管呈豎直放置時，工作液體的回流靠重力足可滿足，無須毛細結構的管芯，這種不具有多孔體管芯的熱管被稱為熱虹吸管。
熱管的主要零部件為管殼、端蓋（封頭）、吸液芯、腰板（連接密封件）四部分。不同類型的熱管對這些零部件有不同的要求。
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