眾所周知，不銹鋼換熱管是靠工質的相變來傳遞熱量的。在熱管內部，工質頻繁地改變著自己的相態，在傳輸熱量的同時，連續不斷地完成著質量的轉移。因此，在設計換熱管時，首先遇到的問題是如何確定熱管的工質。

 不銹鋼換熱管工質的確定需要考慮的因素很多，其中溫度因素是最重要的。任何一種工質都有它自己可以工作的溫度范圍，其下限是工質的凝固點，上限是熱力學臨界點。例如，工業上常常應用水為換熱管的工質，對于水，凝固點為0℃(1atm),臨界點為374.15℃.但實際上，工質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，工質要具有合適的壓力。壓力值的上限受管殼強度的限制。例如，對于常用的外徑為25mm的水－銅熱管，在某一特定的端帽焊接條件下，實驗測得的熱管爆破時的溫度和壓力見表5-5。

 由表5-5可知，不銹鋼換熱管可能承受的最大壓力約為100bar,超過了這一數值就會發現熱管端帽破裂或焊縫漏汽。為了使熱管能安全工作，還必須考慮一個安全系數為2.5,那么，管內允許壓力為100/2.5=40bar.在這一壓力下對應的工質飽和溫度為250℃,也就是說，工質的工作最好不要超過250℃,這就構成了工作溫度的上限。

 此外，在工作溫度下，工質的壓力太低也是不利的。壓力過低，會引起兩方面的問題。一方面使熱管的某些傳熱極限如聲速極限、攜帶極限的值過低；另一方面，管內蒸氣壓力太低，還會使管內殘留的不凝結氣體所占的比例增大，致使凝結段端部有相當長的一段管子不能參加工作，使熱管的傳熱性能變壞。

 例如，以水為工質的熱管，在100℃下工作時，管內蒸汽壓力為1bar,若不凝結氣體積聚在凝結段端部的長度為2cm,工作溫度變為35℃,則管內壓力約為0.05bar.這時，根據理想氣體的狀態方程，可知管內不凝結氣體所占有的長度（體積）將增大至33cm,這對熱管的工作將產生嚴重的影響。

 當熱管工作溫度在50~250℃之間時，選用水作為工質是合適的。

工質的適用溫度范圍是指不銹鋼換熱管的工作溫度而言的，所謂熱管之工作溫度就是管內的蒸氣溫度Tv總是低于熱源的溫度T1,高于冷源的溫度T2,而且總是偏向熱阻較小的一側。由熱管加熱段和冷卻段的熱平衡式可以很容易地確定管內蒸氣溫度Tv。

由式（5-48)可知，當K2A2=K1A1,即兩邊的熱阻相等，則n=1Tv=(T1+T2)/2,氣氣型換熱器，一般接近這種情況；若K2A2》K1A1,即冷卻段的熱阻遠遠小于加熱段的熱阻，則TV→T2,氣液或氣汽熱管換熱器接近這種情況。但是，在設計的初始階段，在確定工質時，一般還不知道兩側熱阻的精確數值，即n的數值是不確定的，為了設計方便，當按式（5-47)來估算管內蒸氣溫度時，n的數值可按表5-6中的數值選取。

（例題 5-7 ）

在500℃的煙氣道中，欲放置一臺熱管換熱器，用以提供80℃的熱水，試確定合適的不銹鋼換熱管工質。