热传导（thermal conduction）是介质内无宏观运动时的传热现象，其在固体、液体和气体中均可发生，但严格而言，只有在固体中才是纯粹的热传导，而流体即使处于静止状态，其中也会由于温度梯度所造成的密度差而产生自然对流，因此，在流体中热对流与热传导同时发生。

中文名：热传导

外文名：thermal conduction

简介：热能从高温向低温部分转移的过程

类别：物理现象

数学表达：傅立叶定律 热扩散方程

其他传热模式：对流 热辐射

应用举例：钢锻件的热处理

热传导

热传导实质是由物质中大量的分子热运动互相撞击，而使能量从物体的高温部分传至低温部分，或由高温物体传给低温物体的过程。 在固体中，热传导的微观过程是：在温度高的部分，晶体中结点上的微粒振动动能较大。在低温部分，微粒振动动能较小。因微粒的振动互相作用，所以在晶体内部热能由动能大的部分向动能小的部分传导。固体中热的传导，就是能量的迁移。

在导体中，因存在大量的自由电子，在不停地作无规则的热运动。一般晶格震动的能量较小，自由电子在金属晶体中对热的传导起主要作用。所以一般的电导体也是热的良导体。在液体中热传导表现为：液体分子在温度高的区域热运动比较强，由于液体分子之间存在着相互作用，热运动的能量将逐渐向周围层层传递，引起了热传导现象。由于热传导系数小，传导的较慢，它与固体相似；不同于液体，气体分子之间的间距比较大，气体依靠分子的无规则热运动以及分子间的碰撞，在气体内部发生能量迁移，从而形成宏观上的热量传递。

热量从物体温度较高的一部分沿着物体传到温度较低的部分的方式叫做热传导。

又称导热，是热量传递的3种基本方式之一。借物体中分子、原子或电子的相互碰撞，使热量从物体中温度较高部位传递到温度较低部位或传递到与之接触的温度较低的另一物体的过程，是固体中热量传递的主要方式。在液体或气体中往往与对流传热同时进行。一切物体不管其内部有无质点间的相对运动，只要存在温差就有热传导。工业上有许多是以热传导为主的传热过程，如橡胶制品的加热硫化、钢锻件的热处理等。在窑炉、传热设备和热绝缘的设计计算、高温高压设备（如氨合成塔中的废热锅炉等）的设计中都需用热传导规律。

傅立叶定律

当物体内的温度分布只依赖于一个空间坐标，而且温度分布不随时间而变时，热量只沿温度降低的一个方向传递，这称为一维定态热传导。此时的热传导可用下式描述：

式中q″x为是热流密度，即在与传输方向相垂直的单位面积上，在x方向上的传热速率；T为温度；x为热传递方向的坐标；k为热导率。此式表明q正比于温度梯度dT/dx，但热流方向与温度梯度方向相反。此规律由法国物理学家傅里叶于1822年首先提出，故称为傅里叶定律。

热扩散方程

在最一般的热传导中，温度随时间和三个空间坐标而变化，且伴有热量产生或者消耗（例如，反应热）。这时的热传导称为三维非定态热传导，可用热扩散方程（Heat%20Equation）描述%20：

式中τ为时间；x、y、z为坐标轴；ρ为密度；cp为定压比热容；热扩散方程表明：在介质中任意一点处，由传导进入单位体积的净导热速率加上单位体积的热能产生速率必定等于单位体积内所贮存的能量变化速率%20。

如果热导率k是一个常数，热扩散方程又可以表述如下：

α称为热扩散系数，

算例

一维定态热传导的计算

以连续操作的窑炉中热量通过炉壁的传递为例，热量从内壁面传到外壁面，按照傅立叶定律计算，得出热流量为：

式中T1和T2分别为壁的内外两侧面的温度；A为炉壁面面积；L为炉壁的厚度；T1-T2为传热的推动力；Q为传热速率。根据电流等于电势差比阻力的概念，L/kA是平壁面热传导的热阻。由于热传导的速率正比于热导率，所以换热器中采用热导率高的材料（如铜、钢、石墨等）作为传热间壁材料。在热绝缘设施中，采用热导率低的材料（比如石棉、空气）作为绝热材料。

对于壁面相等的多层平壁，根据串联热阻的概念，其热流量计算式为：

式中ΔT为最内层壁内侧面与最外层壁外侧面之间的温度差；n为层数。

非定态热传导计算：如果操作是间歇的或周期性的，如蓄热器（见换热器）的操作，这时热传导是非定态的。对于形状简单的物体（如平板、长方体、柱体和圆球），可结合一定的初始条件、边界条件求得解析解，但通常求得的解很复杂，往往以无穷级数形式表示。为便于应用，常将这些结果以图线表述。对于二维、三维等更复杂的热传导，难以用解析法求解，一般可用数值法求解，或者采用Ansys，或者Comsol等数值模拟软件进行计算。%20

热对流