研究不同溫度的物體或同一物體的不同部分之間熱量傳遞規律的學科。傳熱不僅是常見的自然現象，而且廣泛存在於工程技術領域。例如，提高鍋爐的蒸汽產量，防止燃氣輪機燃燒室過熱燒毀、減小內燃機氣缸和曲軸的熱應力、確定換熱器的傳熱面積和控制熱加工時零件的變形等，都是典型的傳熱問題。通常要求傳熱學解決的問題是：熱量傳遞的方式、多少和快慢，傳遞過程中或過程終瞭時物體內部的溫度分佈。

　　簡史　傳熱學作作為學科形成於19世紀。在熱對流方面，英國科學傢I.牛頓於1701年在估算燒紅鐵棒的溫度時提出瞭被後人稱為牛頓冷卻定律的數學表達式。這個表達式雖然沿用至今，但是它本身沒有揭示對流換熱的機理。對流換熱的真正發展是19世紀末葉以後的事情。1904年德國流體力學傢L.普朗特的邊界層理論和1915年E.K.W.努塞爾的因次分析，為從理論上和實驗上正確理解和定量研究對流換熱奠定瞭基礎。1929年，E.H.施密特指出瞭傳質(見質量傳遞)與傳熱的類同之處。在熱傳導方面，法國物理學傢J.B.畢奧於1804年得出的平壁導熱實驗結果是導熱定律的最早表述。稍後，法國的J.B.傅裡葉運用數理方法更準確地把它表述為後來稱為傅裡葉定律的微分形式。熱輻射方面的理論比較復雜。1860年，G.R.基爾霍夫通過人造空腔模擬絕對黑體，論證瞭在相同溫度下以黑體的輻射率（黑度）為最大，指出物體的輻射率與同溫度下該物體的吸收率相等，被後人稱為基爾霍夫定律。1878年，J.斯忒藩由實驗發現輻射率與絕對溫度四次方成正比的事實，1884年又為L.E.玻耳茲曼在理論上所證明，稱為斯忒藩－玻耳茲曼定律，俗稱四次方定律。1900年，M.普朗克在研究空腔黑體輻射時得出的普朗克熱輻射定律不僅描述瞭黑體輻射與溫度、頻率的關系，還論證瞭W.維恩提出的黑體能量分佈的位移定律。

　　傳熱方式　傳熱的基本方式有熱傳導、熱對流和熱輻射3種。

　　熱傳導　在不涉及物質轉移的情況下，熱量從物體中溫度較高的部位傳遞給相鄰的溫度較低的部位，或從高溫物體傳遞給相接觸的低溫物體的過程，簡稱導熱。熱傳導的規律遵循傅裡葉定律

q＝－

· grad T

式中 q為單位時間內單位面積上導出的熱量，稱為熱流密度，方向與 grad T相反； grad T為沿熱流方向的單位長度上溫度的增量，稱為溫度梯度； k為反映材料導熱能力的系數，稱為熱導率或導熱系數。

　　熱對流　不同溫度的流體各部分由相對運動引起的熱量交換。工程上廣泛遇到的對流換熱（或稱對流傳熱、對流放熱）是指流體與其接觸的固體壁面之間的換熱過程，它是熱傳導和熱對流綜合作用的結果。決定換熱強度的主要因素是對流的運動情況。對流運動按起因分為自然對流和受迫對流，按運動特性分為層流和湍流。對流換熱的強度可以用牛頓冷卻定律來描述：

q＝h(TW－Tf)

式中 q為對流換熱的熱流密度； T W－ T f為固體表面與流體間的溫度差； h為對流時的傳熱系數，也稱換熱系數，它受到流體性質、流體速度、壁面的形狀和粗糙度等許多因素的影響。

　　熱輻射　物體因自身具有溫度而輻射出能量的現象。它是波長在0.1～100微米之間的電磁輻射，因此與其他傳熱方式不同，熱量可以在沒有中間介質的真空中直接傳遞。太陽就是以輻射方式向地球傳遞巨大能量的。每一物體都具有與其絕對溫度的四次方成比例的熱輻射能力，也能吸收周圍環境對它的輻射熱。輻射和吸收所綜合導致的熱量轉移稱為輻射換熱。輻射換熱的強度可由斯忒藩－玻耳茲曼定律表述

式中 q為輻射換熱的熱流密度； σ為斯忒藩－玻耳茲曼常數，又稱黑體輻射常數； T 1、 T 2分別為換熱雙方的熱力學溫度。因此，輻射換熱的強弱強烈地依賴於換熱雙方物體的溫度。

　　研究方法　實際傳熱過程一般都不是單一的傳熱方式，如火焰對爐壁的傳熱，就是輻射、對流和傳導的綜合，而不同的傳熱方式則遵循不同的傳熱規律。為瞭分析方便，人們在傳熱研究中把3種傳熱方式分解開來，然後再加以綜合。對於一個復雜的傳熱現象，要完全真實地描述並作定量計算是不可能的，通常都是構思一個簡化模型並借助於近似計算方法來解決問題。傳熱學有多種研究方法，主要的有：以相似分析和測試技術相結合的實驗方法。這種方法適應性大，能夠解決其他方法難於奏效的一些比較復雜的傳熱課題；可信度高，對諸如湍流和沸騰這樣一類換熱模型還不太清楚的課題更是如此；同時又是其他研究手段的檢驗標準。但是一般說來，這種方法耗費較大，有時模化因素太多，也難於全面解決問題。利用某些不同現象間運動規律的類同，對傳熱過程進行熱模擬也是常用的研究方法，但其應用范圍有限。建立在微分方程或積分方程求解基礎上的解析法，是一種推理嚴密、結論明確的經典理論方法，又是相似分析和數值計算的基礎。但是解析法往往需要對問題作較大簡化，而且在技術上，主要由於數學方面的原因，除少數簡單情況外，應用它求解一般問題還受到限制。對基本方程進行數值求解能夠避免這個缺點，隨著計算機的應用和計算數學的發展，正在發展成為一個有效求解的新途徑。這種方法應用靈活，對於優化方案設計可快速地置換參數，尤其顯得方便；還適宜於處理物性參數為非線性的傳熱課題，能提高計算精度。當然，所有這些方法都是相輔相成的，應根據具體情況選擇利用。

　　發展前景　20世紀以前，傳熱學是作為物理熱學的一部分而逐步發展起來的。20世紀以後，傳熱學作為一門獨立的技術學科獲得迅速發展，越來越多地與熱力學、流體力學、燃燒學、電磁學和機械工程學等一些學科相互滲透，形成多相傳熱、非牛頓流體傳熱、燃燒傳熱、等離子體傳熱和數值計算傳熱等許多重要分支。工業中應用廣泛的換熱器和對傳熱影響很大的熱物性等一些長期未被人們註意的課題，已開始受到重視。機械工程仍不斷地向傳熱學提出大量新的課題。如澆鑄和冷凍技術中的相變導熱，切削加工中的接觸熱阻和噴射冷卻，等離子工藝中帶電粒子的傳熱特性，核工程中有限空間的自然對流，動力和化工機械中超臨界區換熱，有化學反應時固定床和流化床內的換熱，小溫差換熱，兩相流換熱，復雜幾何形狀物體的換熱，湍流換熱，傳熱強化等。激光等新的實驗技術的引入和計算機的應用，為傳熱學的發展提供瞭廣闊前景。

參考書目

　王補宣著：《工程傳熱傳質學》（上冊），科學出版社，北京，1982。

　J.P.霍爾曼著，馬慶芳等譯：《傳熱學》，人民教育出版社，北京，1979。(J.P.Holman，4th ed.，McGraw-Hill.New York.1976.