Тепловые трубки были изобретены в 1831 г. американским изобретателем-самоучкой Джекобом Перкинсом для хлебопекарных печей, где они позволяют отделить зону выпечки хлеба от загрязненной газами и топливом зоны топки. Такие трубки, заполненные на 1/3 водой и герметизированные, устанавливают в хлебопекарных печах с небольшим наклоном (1—3%) в сторону топки; они работают при давление около 40 кгс/см2. В нижней части трубки, находящейся в газоходе, вода закипает, пар поднимается в верхнюю часть трубки и там конденсируется, нагревая пекарную камеру.
С 1963—1964 гг. тепловые трубки начали широко применять в качестве надежного изотермического теплопередающего устройства в термоэмиссионных генераторах. За короткое время появилось большое количество работ, посвященных исследованию и усовершенствованию тепловых трубок с целью использования их в космической технике. В качестве теплоносителей в них применяет жидкие металлы, что позволяет повысить рабочие температуры примерно до 2000 °С.
Значительно раньше, в 1954 г.,, Н. В. Кузнецов предложил использовать из пучка тепловых трубок (в СССР их чаще называли «водонаполненными») в качестве средства борьбы с низкотемпературной коррозией. Такие воздухоподогреватели были установлены на нескольких как в горизонтальном, так и в вертикальном газоходе. При этом нижние части труб располагаются в газоходе, а верхние — в воздуховоде. Газоход и воздуховод разделяются трубной доской.
Воздухоподогреватели с тепловыми трубками обладают определенными преимуществами перед обычными трубчатыми воздухоподогревателями в отношении низкотемпературной коррозии. В отличие от обычных воздухоподогревателей, где сквозная коррозия трубки приводит к появлению перетока воздуха в дымовые газы, плотность воздухоподогревателя из тепловых труб не нарушается и при сквозной коррозии отдельных труб; при этом лишь вытекает вода из этих труб и, таким образом, выходит из строя только соответствующая часть . Еще более существенное преимущество воздухоподогревателя из тепловых труб — локализация зоны коррозии. В обычном трубчатом воздухоподогревателе с перекрестным током газов и воздуха в каждой ступени изотермы температур стенки идут в диагональном направлении, вследствие чего коррозионно-опасная область температур стенки охватывает практически все трубы последней ступени. В воздухоподогревателе с тепловыми трубами каждая трубка имеет постоянную температуру стенки, определяемую температурой кипения содержащейся в ней жидкости. Изотермы температур стенки у него идут вдоль трубок, вследствие чего в коррозионно-опасную область попадает лишь небольшая часть трубок. По мере выхода трубок из строя соответствующие изотермы перемещаются и начинают корродировать следующие ряды трубок и т. д. Опыт показывает, что при этом достигается достаточно длительная бесприсосная работа воздухоподогревателя.
Имеется возможность за счет некоторого усложнения воздухоподогревателя из тепловых трубок исключить коррозионно-опасный интервал температур стенки.
В коррозионно-опасной зоне воздухоподогревателя можно выполнить тепловые трубки из двух частей разных диаметров: в первой по ходу газов части этой зоны установить трубки в большим диаметром в газовой части, меньшим — в воздушной (при этом температура стенки этих трубок вырастет), а во второй части — с увеличенным диаметром в воздушной части (температура стенки соответственно снизится). Температурный скачок между этими частями позволяет «перескочить» зону коррозии.
Разумеется, в реальных условиях эксплуатации осуществить такой бескоррозионный режим весьма трудно: температуры газов и воздуха в данной зоне всегда отличаются от расчетных, к тому же они меняются в зависимости от нагрузки и других режимных факторов. Сделать же температурный скачок настолько широким, чтобы он охватил и диапазон возможных изменений температур, практически не удается.
Существенным условием устранения коррозии является возможность подогрева металла труб в период растопок. С этой целью предлагалось нижние концы тепловых труб заключать в особый кожух, который во время растопок обогревается посторонним источником тепла — паром или горячей водой.
Воздухоподогреватели с тепловыми трубками (с промтеплоносителем) успешно применяются для предварительного подогрева воздуха. При этом они изготавливались непосредственно на электростанциях. Технология изготовления труб сравнительно проста: после обрезки трубы необходимой длины один ее торец обжимается на специальном приспособлении и заваривается вручную. В трубу на 0,7 длины заливается вода и к свободному торцу приваривается донышко с отверстием диаметром 2 мм. После этого трубы устанавливаются в выпарную камеру, обогреваемую газовой горелкой, для удаления воздуха из внутреннего объема труб. При обогреве труб через отверстия а донышках вначале выходит пароводяная смесь. После появления устойчивой струи пара отверстие заглушается коническим штырем и обваривается. Всё это относится также и к котлам мотор сич, пиролизным и твердотопливным котлам, конструкции которых можно посмотреть на http://t-kotel.ru/.
В заводских условиях воздухоподогреватели с тепловыми трубками в СССР не изготавливались. Одна из причин, выдвигаемых заводами для обоснования отказа от изготовления воздухоподогревателей с тепловыми трубками для предварительного подогрева воздуха — опасность замерзания воды и разрыва при этом трубок в процессе перевозки и монтажа элементов воздухоподогревателей.