热传导和热对流

热量传递的三种基本方式：热传导，热对流和热辐射。

基本概念：

热传导：通常也称为导热，是物体内部或相互接触的物体表面之间，由于分子、原子及电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象。导热依赖两个基本条件：一是必须有温差，二是必须直接接触（不同物体）或是物体内部传递。导热既可以发生在固体内部，也可以发生在静止的液体和气体中。通常情况下仅讨论固体的导热。液体或气体只有在静止的时候（没有了液体或气体分子的宏观运动）才有导热发生，比如当流体流过固体表面时形成的附着于固体表面的静止的边界层底层中，流体的热量传递方式才是导热。在气体中，导热的机理是气体分子不规则热运动时的相互碰撞而传递能量。在导电的固体中，自由电子的运动是主要的导热方式；在非导电固体中，热量的传递则主要是通过晶格的振动（也称作弹性波）进行。液体的导热机理比较复杂。

热对流：是指由于流体的宏观运动，致使不同温度的流体相对位移而产生的热量传递现象。对流只能发生于流体中，且一定伴随着流体分子的不规则热运动产生的导热。当流体流过一个固体表面时，由于流体具有黏性，因此附着于固体表面的很薄的一层流体为静止的，在离开固体表面的法向上，流体的速度逐渐增加到来流速度，这一层厚度很薄、速度很小的流体称为边界层。在边界层内，流体与固体表面之间的热量传递是边界层外层的热对流和附着于固体表面的静止的边界层底层的流体导热两种基本传热方式共同作用的结果，这种传热现象在传热学中称为对流换热。对流换热按流动的起因不同（流动的驱动力不同）分为自然对流和强迫对流两种。自然对流是由于温差引起的流体不同部分的密度不同而自然产生上下运动的对流换热。因此，有温差不一定能发生自然对流，还应考虑表面的相对位置是否能形成因温度差导致的密度差引起的流体运动。当固体表面的温度高于环境的空气温度时，该表面上方的空气受热后密度变小，自由上升，从而发生自燃对流换热。在表面下方，紧挨表面的空气受热后密度变小，由于受到阻挡积聚在表面底下，难以产生空气的自由运动，从而没有自然对流换热的发生。如果该表面的温度低于环境空气的温度，则上方的空气受冷，密度变大，积聚在上表面，阻碍了空气的自由运动，没有自然对流。而表面的下方，空气受冷后自由下沉，则可以发生自燃对流换热。其强迫对流则是流体在外力的推动作用下流动所引起的对流换热。强迫对流换热程度比自然对流换热剧烈得多，在工业应用上绝大部分都是强迫对流换热。当流体发生相变的时候，对流换热则分别称为沸腾换热和凝结换热。沸腾和凝结换热的程度因涉及汽化或凝结潜热的释放而很剧烈，通常液体的对流换热比气体的对流换热强烈。