傳熱現(xiàn)象在自然界普遍存在，有溫差的地方就會有熱量傳遞發(fā)生。具體到在工程技術(shù)領(lǐng)域中，掌握傳熱體系內(nèi)的傳熱量和溫度分布最具有實際意義。

　　傳熱的基本方式有傳導(dǎo)、輻射和對流三種，但實際換熱過程往往是以一種形式為主的復(fù)合換熱方式。下面，結(jié)合實踐經(jīng)驗，對這幾種理論分別加以闡述。

　　一、熱 傳 導(dǎo)

　　同一物體內(nèi)部或互相接觸的物體之間，當(dāng)溫度 不同但沒有相對的宏觀位移時的傳熱方式叫熱傳導(dǎo) 或?qū)?。微觀來看，氣體導(dǎo)熱基于分子或原子的彼 此碰撞;液體和非導(dǎo)電固體導(dǎo)熱的機理是分子或原 子振動產(chǎn)生的彈性波作用;而金屬導(dǎo)熱則主要靠自 由電子的擴(kuò)散傳播能量。

　　近年來，隨著具有熱超導(dǎo)體美譽的熱管技術(shù)的發(fā)展，熱管傳熱技術(shù)已經(jīng)在各種工程實踐中得到了廣泛的應(yīng)用。

　　二、熱 輻 射

　　物體通過電磁波傳播能量的過程叫輻射，熱輻射則專指波長為0.1~100μm的熱射線在空間傳播能量的現(xiàn)象。任何物體均能不斷地向外界發(fā)射輻射能同時也接受來自周圍物體的輻射能。物體把熱能以電磁波形式發(fā)射出去,接受這種電磁波的物體又將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽瑑晌矬w間的輻射換熱為相互輻射熱量的差額。熱輻射不需要媒介質(zhì)并伴隨著能量形式的轉(zhuǎn)化是輻射換熱的特點。輻射能可以在真空中、少數(shù)透明固體和氣體中傳播，在大多數(shù)固、液體中無法傳播，而在其表面被吸收或反射;熱射線通過含有多原子 氣體的氣層時，可在透過氣層厚 度時被逐步吸收。

　　三、熱 對 流

　　由于流體各部分宏觀位移引起的熱量轉(zhuǎn)移現(xiàn)象稱為熱對流。

　　流體內(nèi)部存在溫度差從而存在密度差，在體積力(浮升力等)作用下所產(chǎn)生的熱對流稱自然對流。

　　而借助于機械外力(泵或風(fēng)機等)推動的熱對流稱強制對流。

　　當(dāng)流體內(nèi)部溫度分布不均勻時必然要發(fā)生導(dǎo)熱，因此，熱對流總是伴隨著流 體的導(dǎo)熱。

　　流體流過溫度不同的固體壁面時的傳熱過程稱對流換熱，對流換熱在工程上(如換熱器中)最具實際意義。邊界層理論和實踐證明，由于流體的粘性作用，在壁面處存在一個具有速度梯度的速度邊界層，同時存在一個具有溫度梯度的熱邊界層，即使是湍流，總還是存在一個緊貼壁面的層流底層。層流底層內(nèi)垂直于壁面方向的傳熱只能靠導(dǎo)熱，而層流底層以外則主要靠熱對流，因此，對流換熱是集導(dǎo)熱和熱對流于一體的綜合現(xiàn)象。對于流速不高的高溫多原子氣體輻射換熱占相當(dāng)比重，不能隨便忽略。

　　影響熱對流的因素

　　一般地，工程上廣為應(yīng)用的換熱和散熱設(shè)備，其器壁一側(cè)或兩側(cè)與不同溫度的流體相接觸，傳熱過程主要依靠對流換熱，因此掌握對流換熱的機理和影響因素，對于換熱設(shè)備的設(shè)計、計算、強化和改進(jìn)是十分重要的。對流換熱受流體導(dǎo)熱和熱對流的綜合作用，同時受到流體導(dǎo)熱和對流規(guī)律的支配。

　　流體運動產(chǎn)生的原因

　　自然對流和強制對流由于起因不同因而具有不同的流動和換熱規(guī)律。 強制對流速度決定于外力所產(chǎn)生的壓差、流道阻力和流體性質(zhì)等，因而換熱強度與決定流動狀態(tài)的雷諾(O.Reynolds)數(shù)Re和無因次物性準(zhǔn)數(shù)普朗特(L.Prandtl)數(shù)Pr密切相關(guān)，如CPU Cooler、VGA Cooler等散熱產(chǎn)品，都是利用風(fēng)機的動力來加強產(chǎn)品與周圍空氣的換熱效率的，自然對流速度除與物性有關(guān)外，與溫差、空間大小、熱面方位以及產(chǎn)生體積力的外力場有極大關(guān)系，因而換熱強度與Pr及代表浮升力的葛拉曉夫(F.Grashof)數(shù)Gr有關(guān)，如Heatsink、Thermal Module等散熱產(chǎn)品，都是利用產(chǎn)品自身與周圍空氣的自然對流來達(dá)到散熱效果的。

　　流動狀態(tài)(或Re及流速)的影響

　　對流傳熱一般分為層流和湍流兩種，它們的傳熱機理有本質(zhì)不同。層流時流體沿壁面分層流動，流線彼此平行，在壁面法向不可能產(chǎn)生熱對流而完全靠分子擴(kuò)散作用的導(dǎo)熱;湍流時只有貼壁的層流底層仍屬導(dǎo)熱，緩沖層和湍流核心區(qū)存在著由湍流脈動作用引起的熱對流。湍流脈動傳遞能量的能力比分子擴(kuò)散強得多，它使管道中心部分速(溫)度布均勻，因而層流底層溫度梯度較大。因此，無論從貼壁導(dǎo)熱增強或遠(yuǎn)離壁面處熱對流加強的角度看，湍流換熱的強度要比層流大得多。

　　流體物性的影響

　　影響對流放熱的主要物性參數(shù)有導(dǎo)熱系數(shù)、粘度、密度、比熱、以及對自然對流影響較大的體積膨脹系數(shù)。結(jié)合我們的散熱產(chǎn)品，一般只用空氣作為工作介質(zhì)，所以在產(chǎn)品設(shè)計時，僅考慮空氣的各項物理參數(shù)。

　　1、 導(dǎo)熱系數(shù)的影響 對流換熱的熱阻主要由邊界層的導(dǎo)熱熱阻構(gòu)成，導(dǎo)熱系數(shù)k越大的流體傳熱能力越強。

　　2、 粘度的影響 粘度μ大的流體以相同速度流過管道時較粘度小的Re低，因此δ或δt也較厚，換熱能力較低。

　　3、 比熱和密度的影響 ρcp，代表單位體積的熱容量，ρcp越大，流體的攜熱能力越強，取走或帶給壁面的熱量也越多，對流換熱強度就越高。ρcp在數(shù)值上等于流體的比熱和密度的乘積。

　　4、 體積膨脹系數(shù)的影響 在一定的受熱條件和幾何條件下，β值越大的流體產(chǎn)生的密度差越大，自然對流的換熱強度也越大。

　　5、 綜合物性參數(shù)的影響 在分析物性參數(shù)影響時，還必須注意它們的聯(lián)系和制約，某些綜合物性還具有特殊的意義。

　　其它

　　影響對流換熱的其它因素還有一些，例如沿流道的熱流密度分布或溫度分布不同時，對換熱會產(chǎn)生影響，某些解析方程都是針對恒熱流密度或恒壁溫得出的，因而有近似性。此外，流體有無相變發(fā)生的換熱過程是有很大差別的，相變換熱時，流體溫度保持相應(yīng)壓力下的飽和溫度不變，主要依靠潛熱換熱，汽液兩相流動也不同于單相流動。

　　四、復(fù)合換熱

　　工程上的換熱過程往往是兩種或三種傳熱方式的復(fù)合。

　　熱源熱量通過熱傳導(dǎo)方式，傳給熱管蒸發(fā)端，通過熱管工作介質(zhì)的相變，液體變成氣體，在熱管內(nèi)部，產(chǎn)生熱對流作用，熱量往熱管的冷凝端轉(zhuǎn)移，在冷凝端，熱量再通過熱傳導(dǎo)方式，轉(zhuǎn)移到散熱片上，然后通過散熱片的輻射和空氣的自然對流，把熱量最終散發(fā)到空氣中。