在熱管換熱器中較為獨特的就是它的熱管，這也是區別于其他換熱設備的關鍵所在，超導真空集熱管換熱器中也具備這樣一個部件，并以特殊的方式進行運轉，從而達到節能降耗的目的。

超導真空集熱管換熱器中的熱管同樣是管殼、封頭、吸液芯、工質等部件組成，其中管內有工質，工質則被吸附在多孔的毛細吸液芯內，一般為氣、液兩相共存并處于飽和狀態。

在某一環境溫度下，熱管內有一個與之相應的飽和蒸汽壓力，熱管從外部熱源吸熱，蒸發段吸液芯中工質蒸發，使得局部空間的蒸汽壓力升高，并導致管子兩端形成壓差。這種情況下，蒸汽在壓差作用下被驅送到冷凝段，其熱量通過熱管表面傳輸給被熱體，而熱管內工質冷凝后又返回蒸發段，形成一個閉式循環。

由此可見，超導真空集熱管換熱器的閉式循環分為三個過程，分別是蒸發段液相工質吸熱蒸發過程；被蒸發的工質在冷凝段放熱冷凝過程，及冷凝的工質又返回蒸發段再蒸發的過程。

考慮到超導真空集熱管換熱器的熱力循環是在一個封閉的管內實現的，因此對外界環境而言熱管自高溫熱源處吸收熱量，在低溫段放出熱量，驅動工質循環的動力是管兩端的溫差。

憑借著以上獨特的工作原理，超導真空集熱管換熱器在燃油、煤、氣鍋爐余熱回收方面表現突出，將其安裝在鍋爐煙口或煙道中，可以將煙氣余熱回收后加熱空氣。

超導真空集熱管換熱器工作時，煙氣流經煙道沖刷熱管下端，使得煙氣放熱溫度下降。與此同時，熱管將吸收的熱量傳至上部，將流經回收器上部的冷空氣加熱。此時熱管放熱，空氣吸熱溫度升高，然后熱空氣進入爐膛，從而達到節能降耗的目的。