传热

传热是热能工程的一门学科，涉及物理系统之间热能（热）的产生、使用、转换和交换。 传热分为热传导、热对流、热辐射和通过相变传递能量等多种机制。 工程师还考虑不同化学物质的质量传递（平流形式的质量传递），无论是冷的还是热的，以实现热传递。 虽然这些机制具有不同的特征，但它们通常同时出现在同一系统中。

热传导也称扩散，是粒子（如分子）或准粒子（如晶格波）通过两个系统边界的直接微观动能交换。 当一个物体与另一个物体或其周围环境处于不同温度时，热量流动，使物体和周围环境达到相同的温度，此时它们处于热平衡状态。 如热力学第二定律所述，这种自发热传递总是从高温区域到另一个低温区域。

当流体（气体或液体）的整体流动通过流体携带其热量时，就会发生热对流。 所有对流过程也通过扩散部分地移动热量。 流体的流动可能会受到外部过程的推动，或者有时（在重力场中）受到热能使流体膨胀时产生的浮力（例如在火羽流中）的影响，从而影响其自身的传输。 后一个过程通常称为自然对流。 前一个过程通常称为强制对流。 在这种情况下，通过使用泵、风扇或其他机械装置迫使流体流动。

热辐射通过真空或任何透明介质（固体、流体或气体）发生。 它是通过遵循相同定律的光子或电磁波进行能量传输。

传热是由于温差而在材料（固体/液体/气体）之间交换的能量。 热力学自由能是热力学系统可以执行的工作量。 焓是一个热力学势，用字母 H 表示，它是系统内能 (U) 加上压力 (P) 和体积 (V) 的乘积之和。 焦耳是量化能量、功或热量的单位。

传热是过程函数（或路径函数），与状态函数相对； 因此，在改变系统状态的热力学过程中传递的热量取决于该过程如何发生，而不仅仅是该过程的初始状态和最终状态之间的净差异。

热力学和机械传热是通过传热系数、热流与热流动的热力学驱动力之间的比例来计算的。 热通量是通过表面的热流的定量矢量表示。

在工程环境中，术语热被视为热能的同义词。 这种用法起源于历史上将热解释为可以通过各种原因传递的流体（热量），这在外行和日常生活中也很常见。

热能（傅立叶定律）、机械动量（牛顿流体定律）和质量传递（菲克扩散定律）的传输方程相似，这三个传输过程之间的类比 开发以促进预测从任何一个到其他的转换。

热能工程涉及热传递的产生、使用、转换、储存和交换。 因此，热传递几乎涉及经济的每个部门。 传热分为热传导、热对流、热辐射和通过相变传递能量等多种机制。

传热的基本模式是：

平流平流是流体从一个位置到另一个位置的传输机制，并且取决于该流体的运动和动量。传导或扩散物理接触的物体之间的能量传递。 热导率是材料导热的特性，主要根据傅立叶热传导定律进行评估。

对流由于流体运动，物体与其环境之间的能量传递。 平均温度是评估与对流传热相关的特性的参考。辐射通过电磁辐射的发射来传递能量。

通过转移物质，能量（包括热能）通过热或冷物体从一个地方到另一个地方的物理转移而移动。 这可以像将热水放入瓶中并加热床一样简单，也可以像冰山在不断变化的洋流中移动一样简单。 一个实际的例子是热工水力学。