两相闭式热虹吸管（又称重力热管）具有结构简单、换热效率高和无需外加能源驱动的优点,被广泛应用于各个领域。重力热管作为冷却地基的主要措施在寒区工程建设中受到越来越多的关注。为了更准确的探讨重力热管的传热性能,本研究设计并加工了一种含监测芯管的重力式氨-碳钢热管。通过在芯管内布设温度传感器的方式可以实时监测热管内工质的温度变化,为评价热管传热性能提供一种更直观的监测手段。本文结合芯管监测与管外壁监测两种手段,在负温条件下,对0°至90°范围内不同倾角下的热管在稳态条件下的传热性能与非稳态条件下的启动特性进行研究分析。本研究的主要研究内容和结果如下:在热管轴向的相同位置安装管外壁温度传感器和芯管温度传感器,从监测结果可以看出,芯管监测的结果受环境因素影响小,一定程度上减小了测量误差。首次采用芯管对热管内部温度变化过程开展时空高密度监测的系统研究。更直观的反应热管内部传热过程。稳态条件下监测了管外壁和芯管温度,以及管外壁的热流密度,对不同倾角下热管的轴向温度分布和热流密度分布进行测试。（1）倾角对温度分布和热流密度分布影响显著,且倾角与两者之间存在明显的规律。对管内轴向温度分布而言,热管倾角为0°时,蒸发段管内轴向温度分布均匀,冷凝段管内降温梯度大;倾角为10°至40°时,蒸发段管内气-液界面以下的温度逐渐上升,界面以上的温度逐渐下降,绝热段管内温度此时明显高于蒸发段顶部,冷凝段管内温度逐渐降低;倾角为50°至90°时,管内温度自蒸发段底部至冷凝段顶部一直呈下降趋势,在气-液界面附近温度出现陡降。对管外壁热流密度而言,在气-液界面以下区域,蒸发段热流密度在0°至10°和10°至90°范围内随着倾角增大分别增大和减小;在气-液界面以上区域,蒸发段热流密度在0°至70°范围内随着倾角增大变化不大,在70°至90°内随倾角增大逐渐增大。在整个蒸发段内,气-液界面上下两部分的热流密度大小存在临界倾角70°,当倾角小于70°时,该界面以下区域的热流密度较大,大于70°时反之。冷凝段热流密度随着倾角增大在0°至10°范围内随着角度增大,在10°至50°逐渐减小,在50°至90°又逐渐增大。通过监测结果对管内最大轴向温差和传热功率等性能指标进行计算,对热管传热性能进行评价。结果表明,随着倾角增大,管内最大轴向温差在0°至10°减小,10°至40°逐渐增大,40°至90°基本保持平滑不变的趋势,倾角为10°时管内最大轴向温差最小;蒸发段传热功率在0°至10°增大,在10°至80°逐渐减小,在80°至90°增大,蒸发段功率最大和最小值分别出现在倾角为10°和80°时;冷凝段传热功率在0°至10°增大,在10°至50°逐渐减小,在50°至90°逐渐增大,冷凝段功率最大和最小值分别出现在倾角为10°和50°时。（2）热阻是影响热管传热性能的重要因素之一,热管总热阻由蒸发段热阻、绝热段热阻和冷凝段热阻组成。其中,蒸发段内液池液膜热阻和冷凝段液膜热阻对其传热过程的影响占据主要地位。改变热管倾角主要影响蒸发段热阻和绝热段热阻,随着倾角增大,蒸发段热阻在0°至10°减小,在10°至80°逐渐增大,在80°至90°减小;绝热段热阻在10°至40°范围内明显大于50°至90°。（3）在非稳态条件下,对不同倾角下热管的启动温度、启动时间和功率增长速率进行监测计算并对比分析。结果表明,热管倾角为10°、30°和60°时启动温度小,在0°和10°时启动时间短,在10°时热管具有最大的功率增长速率。综上,在当前试验条件和试验热管参数下,热管倾角为10°时具有最佳的传热性能表现,具体表现为稳态条件下等温性能最优、传热功率最大和总热阻最小,非稳态条件下具有较短的启动时间、较小的启动温度以及最大的功率增长速率。上述试验结果可为冻土工程建设中热管措施设计参数的确定提供一定的参考。