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重点内容：
传热学的研究内容、方法及基本概念；热量传递方式的辨析。
一、传热学的研究内容
热量传递的具体方式、传热速率大小及其影响因素。
⑴传热的三种基本方式及各自的规律；
⑵工程中实际传热过程的规律；
⑶提出控制传热（强化传热和削弱传热）的基本方法。
工程热力学从理论上分析热力系统的状态、能量传递和迁移的多少以及系统的变化方向与性能的好坏。但是，能量是以何种方式传递和迁移？传递和迁移的速率如何？以及能量状态随时间和空间的分布如何？热力学都没有给予回答。
在研究热量传递方面，传热学注重传热速率及其影响因素的研究。其中引入了时间的概念，强调热量传递是需要时间的。控制传热是学习和研究传热学的最终目的。
传热速率用热流量Φ（W）和热流密度q（ ）描述，且Φ=qA，A为传热面积。应注意将热流量Φ与热力学中的热量Q区别开来，后者的单位是J。
二、传热学的研究方法
传热学的研究方法主要有：理论分析方法；实验研究方法；比拟(类比)方法；数值计算方法
理论分析方法
将所研究问题的基本物理特征和具体规律用一个理想化的数学模型表述出来，并选择适当的数学方法进行求解。常用的数学解析方法一般可分为精确解法(即直接求解常微分方程或者偏微分方程)和积分方程近似解法两大类。
实验研究方法
由于传热现象的复杂性，有相当多的工程问题尚无法用上述理论解析法求得结果。所以，迄今为止实验仍是解决众多工程传热问题不可缺少的重要手段。传热过程中的变量，即影响因素很多，相互间的关系错综复杂，因此做实验必须在正确的理论指导下进行，这个理论就是“相似理论”。
比拟(类比)方法
两类不同的物理现象有时可以用相同的微分方程来描述，如果边界条件也一样，那么它们必定有相同的解。根据这个原理可以用电阻网络模拟导热的热阻网络；在对流换热中可以用动量传递模拟热量传递；而在辐射换热中亦采用一种特殊的电路分析方法帮助求解。
数值计算方法
利用计算机的高速运算能力和日益丰富的软件，可以帮助我们分析并求解很多过去无法解出的微分方程。近20年来，数值计算方法已经越来越成为上述各种传统方法的有力补充。
三、热量传递的三种基本方式
热量传递共有三种基本方式：热传导（Heat Conduction）；热对流（Heat
Convection）；热辐射（Heat Radiation）
⒈导热
是指一个物体各部分之间或各物体之间存在温差且无相对宏观运动时发生的热量传递现象。导热是物质的固有本质，无论是气体、液体还是固体，都具有导热的本领。
基本规律：傅里叶公式（仅限于无限大平壁）
 ； ；
影响因素：导热系数、温差、几何因素。导热系数λ是一物性参数，其单位为 ；它取决于物质的热力状态，如压力、温度等。
⒉热对流与对流换热
热对流指流体中温度不同的各部分物质在空间发生宏观相对运动引起的热量传递现象。热对流通常不能以独立的方式传递热量，它必然伴随着热传导。
对流换热是流体流过固体壁面且由于其与壁面间存在温差时的热量传递现象，它与流体的流动机理密不可分；同时，由于导热也是物质的固有本质，因而对流换热是流体的宏观热运动(热对流)与流体的微观热运动(导热)联合作用的结果。
基本规律：牛顿冷却公式
 或
其中A为换热面积，必须是流体与壁面间相互接触的、与热量传递方向相垂直的面积。
影响因素：流体热物性（如导热系数、粘度等）、流体流态和流速、温差、几何因素等等。对流换热的表面传热系数h为一过程量，而不像导热系数λ那样是物性参数。
⒊热辐射
当物质微观粒子(原子)内部的电子受激和振动时，将产生交替变化的电场和磁场，所发出电磁波向空间传播，即为热辐射。从物理本质上讲，热辐射(thermal
radiation)和其他所有各种辐射一样，都是电磁波。它们之间的内在区别是导致发射电磁波的激励方式不同，而外在表现是发射的波长不一样，以及吸收该电磁波之后所引起的效应不同。热辐射的特点与导热及对流有着显著的不同之处。
基本规律：黑体辐射的斯蒂藩—玻耳兹曼定律 。
它是一个黑体表面向外界发射的辐射热量，而不是一个表面与外界之间以辐射方式交换的热量。
影响因素：物体表面辐射力、表面状况、表面空间相对位置。
四、传热过程与传热系数
传热过程是热量在被壁面隔开的两种流体之间热量传递的过程。
基本规律（平壁传热过程）
传热系数K是表征传热过程强弱的物理量。既然对流换热表面传热系数h是过程量，它常作为传热过程的一个环节，因而传热系数也是过程量。
传热过程广泛存在于各种实际换热装置中。在稳态过程中，通过每一换热环节所传递的热量都是相等的，从原则上讲根据每—环节的换热方式均可计算传递的热量，但在采用傅里叶定律及牛顿冷却公式计算时，式中均含有壁面温度。而工程实际中壁温的测量难度比流体温度的测量难度大。而在传热方程中只需已知冷、热流体的温度。
三种热量传递方式并不是单独出现，在传热过程中三种热量传递方式常常联合起作用。
五、热电类比（热阻分析）
类比方法：对各种转移过程的规律进行分析与比较，充分揭示出相互之间的类同之处，并相互应用各自分析的结论，是研究转移过程的一种行之有效方法。
热电类比（热阻分析）是传热学常用的研究方法：即将电学中的欧姆定律及电学中电阻的串并联理论应用于传热学热量传递现象的研究。热路与电路的相似性见下表。
热量转移与电量转移对应物理量及基本规律的比较
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?
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转移驱动力
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转移阻力
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转移量
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基本定律
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电学
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电压△U(V)
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电阻R(Ω)
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电流强度I(A)
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I=△U/R
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传热学
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温压△t(℃)
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热阻Rk(m2℃/W)
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热流密度q
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q=△t/Rk(W/m2)
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热阻：平壁传热过程各环节热阻形式及总热阻如下表。
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单位
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导热热阻
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对流换热热阻
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传热过程热阻
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整体换热面积的热阻(℃/W)
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单位换热面积的热阻(m2℃/W)
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六、基本要求及例题
从基本概念方面主要包括导热、对流换热、辐射换热的特点及热传递方式辨析、传热过程和热阻分析方法。
从定量计算方面主要是利用热量传递的三种基本方式所对应的定律，即导热的傅里叶公式，对流换热的牛顿冷却公式，热辐射的斯蒂芬-玻尔兹曼定律进行简单的计算。另外，传热过程、热阻综合分析法及能量守恒定律也是较重要的内容。
例题1、解释人们感觉到冷与热的原因，并分析人体的散热有那些方式。
答：人们感觉到冷与热，实际上就是人体向周围环境散热多与少的结果。当人的皮肤散热热流为58W/m2时感到热，为232W/m2时感到舒服，为696W/m2感到凉快，而大于928W/m2时感到冷。
人体散热途径：脚与地面间的导热；体表与周围环境空气的对流换热；体表与周围环境固体表面及太阳间的辐射换热；体表通过汗液（若有）的蒸发冷却（热质交换）
例题2、冬天，经过在白天太阳底下晒过的棉被，晚上盖起来感到很暖和，并且经过拍打以后，效果更加明显。试解释原因。
答：棉被内部的热量传递方式主要是导热方式。棉被经过晾晒以后，可使棉花的空隙里进人更多的空气。而空气在狭小的棉絮空间里的热量传递方式主要是导热，由于空气的导热系数较小(20℃，1.01325×105Pa时，空气导热系数为0.0259 )，具有良好的保温性能。而经过拍打的棉被可以让更多的空气进入，因而效果更明显。
例题3、试分析室内暖气片的散热过程，各环节有那些热量传递方式？以暖气片管内走热水为例。
答：有以下换热环节及热传递方式：
⑴由热水到暖气片管道内壁，热传递方式是对流换热（强制对流）；
⑵由暖气片管道内壁至外壁，热传递方式为导热；
⑶由暖气片外壁至室内环境和空气，热传递方式有辐射换热和对流换热。
进行热传递方式辨析时，应注意导热是指密实物质内部及相互接触且无相对运动的物质之间热量传递方式；对流换热是固体表面与流体之间的热量传递现象；而辐射换热则主要是固体表面之间通过热辐射方式进行热量传递的现象。
例题4、用直径为0.18m、厚δ1的水壶烧开水，热流量为1000W，与水接触的壶底温度为107.6℃。因长期使用，壶底结了一层厚δ2=3mm的水垢，水垢的导热系数为1W/(m·℃),如下图所示。此时，与水接触的水垢表面温度仍为107.6℃，壶底热流量亦不变，求水垢与壶底接触面的温度增加了多少？
解：由平壁导热计算式或热阻分析式：
水垢与壶底接触面的温度为
因此结垢后，壶底温度增加， 。
例题5、 一根长15m的蒸汽管道水平地通过车间，其保温层外径为580mm，外表面温度为48℃，车间内的空气温度为30℃，保温层外表面与空气的对流换热系数为3.5W/(m2·℃)。求蒸汽管道在车间内的对流散热量?
解：由牛顿冷却公式
得 。
例题6、某房屋砖砌外墙厚230mm，高3m，宽4m，导热系数为0.5W/(m/·℃)。室内墙表面的换热系数为5W/（m2·℃），室外墙表面的换热系数为8W/（m2·℃），室内外的空气温度分别为20℃和-5℃。求此墙的散热量。如把砖墙改为同样尺寸的混凝土墙[导热系数为1.35W/(m·℃)]，问其散热量增加多少？
解：砖墙的散热量为
 
改为混凝土墙后的散热量为
散热量增加 。
对一个工程传热问题首先应能正确区分某一传热过程由几个串联的环节组成，而每一环节中又有哪几种并联的传热方式。然后根据热阻分析原理，分析工程及实际传热问题。
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