套管式換熱器具有兩個同心圓管的結構，也稱為徑向熱管，因為其傳熱方向為徑向。當外管外側為高溫側，內管內側為低溫側時，套管間隙內的工質在受熱汽化膨脹后，在冷側與工質形成高速對流，最終在冷側凝結。簡言之，熱量通過熱管外部的管壁傳遞，工作介質吸收熱量并蒸發，然后沿著管道流動到冷側，被冷卻并釋放出潛熱，最終被液體工質重新返回熱側。

        除常規重力熱管換熱器外，套管式熱管換熱器還具有以下特點：