热管技术是20世纪60年代出现的一种新型传热技术，其导热能力远远超过任何已知金属的导热能力，在电子设备、航天航空等前沿科技领域扮演重要角色。在一些变热载荷的应用场景，普通热管难以满足变热载荷需求。在变热载荷需求驱动下，发展出一种新型的控制温度的传热元件——可变导热管。可变导热管的导热能力可以随传热量的变化自动地发生改变,且可保持热管工作温度基本不变。可变导能力的形成在于冷凝段充入的不可凝性气体，处于平衡状态时如
图 1 可变导热管的平衡状态可变导热管工作的原理是：蒸发段被加热，工作液体蒸发，蒸汽压力升高，不凝气体被驱赶到冷凝段，蒸汽上升达到冷凝段，在冷凝段与管外冷流体换热后凝结，凝结液体经下降后返回蒸发段。被驱赶到冷凝段的不凝气体聚集在冷凝段形成气塞，气塞占据了冷凝段的部分空间，减小了冷凝段蒸发凝结换热的有效面积，且气塞具有一定的“弹性”。当加热负荷增大时，蒸汽压力增高，气塞被压缩，气塞长度变短，冷凝段有效工作面积增大，热管的导热能力很高。反之，当热负荷变小时，蒸汽压力减小，气塞长度变长，冷凝段有效换热面积减小，热管的导热能力降低。根据导热理论可知，当加热负荷变大时，由于冷凝段面积和相应的当量导热系数发生变化，使得热管的工作温度的变化幅度减小，从而达到控制热管工作温度的目的。下面对可变导热管的构造形式进行较为全面的介绍。刚开始发展起来的可变导热管基本构造为在冷凝段末端配置一个储气腔（图2）。该形式可变导热管存在蒸汽会扩散至储气腔后冷凝积液的问题。故有必要吸收冷凝段储气腔内冷凝液，故引申出了带有吸液芯储气腔的可变导热管（图3），储气腔中蒸汽的分压将图2 可变导热管基本构造
储气腔虽可达到控制温度的目的，但仍存在易受冷源温度影响而使得储气腔内温度压力不稳定，故人们又开发出具有热储气腔的可变导热管（图4），即储气腔主要位于蒸发器段附近，甚至在蒸发器段内。储气腔与蒸发器的热耦合将大幅降低可控性气体的温度波动。此外，实践中还引入半透膜塞来降低不凝性气体从本质上讲，各种形式热管都很难保持自身的温度恒定，除非热容无限大的情况。在热源的热阻抗很大或器件热功率发生波动，则热源的温度难以保持恒定，可能会出现大幅度温度波动，在实际应用中难以接受。为此，人们又开发了具有反馈功能的可变导热管，即电子反馈（主动）控制和机械反馈控（被动），设计构造如图5、图6所示。主动反馈控制可变导热管依靠温度传感器、电子控制器和可加热储气腔而调节蒸汽-气体界面界面。如图6所示，机械反馈控制涉及到波纹管储气腔的使用，即通过波纹管的位移将蒸汽-气体界面的位移与热源联系起来，达到反馈控制调节热源温度的目的。可变导热管具有传热和控温的双重特性，在航空航天、石油化工、余热回收等领域得到重要应用。一种重要的应用就是三轴对地静止卫星的散热器面板上采用可变导热管技术。此外，安装可变导热管为钠硫电池提供高温下工作的温度控制，进而提高充放电效率。伴随在变热载荷场景的应用，可变导热管的应用将越来越广泛，各国科学家和工程师仍需继续努力探索提升传热和控温的双重特性的各种构造方式。 自然相变循环具有传热性能好、可靠性高、成本低等优点，是解决热问题的有效途径。作为常用的自然相变循环，两相回路热虹吸管(TPLT)也称为闭环两相热虹吸管、热虹吸管环路等。从本质上讲，两相回路热虹吸管是由温差和重力驱动的两相传热装置，因TPLT不需要多孔芯，所以其结构比传统热管简单。由于其单向流动模式，它比热管具有更具竞争力的传热距离和传热极限。TPLT通常由铜、不锈钢、铝合金、玻璃或其他具有良好导热性和耐压性的材料制成。它通常由蒸发器、冷凝器、蒸汽管路和液体管路组成，根据应用的需要，还可以包括其他部件。例如，可以在液体管线上采用蓄热器或与冷凝器和蒸发器集成，以优化可变工况下的传热性能；可以添加控制阀来主动调节传热能力。两相回路热虹吸管中可使用多种工作液，最常见的选择是水、丙酮、二氧化碳、乙醇、氢气和各种制冷剂。两相回路热虹吸管的工作原理为：蒸发器从热源中吸收热量，同时热量通过冷凝器排出，冷凝器的高度比蒸发器高，以便形成重力驱动的自然流动循环。在关闭模式下，较重的工作液体停留在液体管线和蒸发器的底部，而工作气体填充剩余空间，从而维持TPLT中的饱和状态。一旦蒸发器和冷凝器之间有足够的温差，蒸发器中的工作液体将逐渐吸收热量并汽化，向上运动，通过蒸汽管路到达冷凝器；在将热量释放到热沉后冷凝，并通过液体管线回流至蒸发器从而关闭两相流循环。TPLT的工作原理与单管热管、环形热管和两相闭式热虹吸管有相似之处。
