图1③ 流体的物理性质。直接影响对流的物理性质参数有流体的导热系数k、质量定压热容cp、密度ρ和黏度μ等。④ 换热表面的位置及几何形状。参与换热的表面可以处于不同的位置，如横放、竖放、水平或垂直等。而各种表面又具有不同的几何形状，如平板、圆管、肋面等。同时，按散热面的方向还有朝上或朝下之分。这些都对换热的效果产生不同的影响。通常，对流换热过程所传递的能量，可按牛顿冷却方程来定义：它假定固体表面和流体间的换热量与它们之间的温差成正比。其数学式为
式中 hc——换热系数，表示单位面积温差为1℃时所传递的热量（W/（m2·℃））；A——固体壁面换热面积（m2）；tf——流体温度（℃）；tw——固体壁面温度（℃）由上式可以看出，牛顿冷却方程中把影响对流换热的复杂因素，归结为求解换热系数hc的问题上。因此，换热过程研究的主要任务就是对一定工作条件下换热系数的估算和确定。表1给出了几种最常见的对流换热方式的换热系数的大致范围。从表中可知，同一流体，强迫对流的换热系数大于自然对流时的值，有相变（沸腾或冷凝）时的换热系数大于无相变时的数值。
二、辐射换热热辐射与对流换热及导热有本质的不同，它能把能量以光的速度穿过真空从一个物体传给另一个物体。物体中电子振动或激发的结果，以电磁波的形式向外发射能量。热辐射研究的对象是波长在0.1～100μm范围内，这些射线称为热射线，其传播过程称为热辐射。对热辐射而言，温度是电子振动和激发的基本原因，故热辐射主要取决于温度。热辐射的投射、反射和折射规律和可见光线（λ=0.35～0.7μm）基本相同。热辐射能射向物体后，一般总是部分地被吸收，一部分被反射，另一部分穿透物体。被吸收的那部分能量使物体温度升高，而被物体反射及透过物体的那部分能量则落到另外物体上，也同样地发生吸收、反射和穿透的过程。经过多次反射和吸收的结果，物体所辐射的能量完全分配给其周围的物体。如图2所示，若落在物体上的辐射能量Φ0，有ΦA被吸收，ΦR被反射，ΦD穿透该物体，则ΦA+ΦR+ΦD=Φ0或
图2引入新的符号，可得
式中 α——吸收率，被物体吸收的百分率；β——反射率，被物体反射的百分率；γ——穿透率，穿透物体的百分率。α、β、γ的取值与物体的本质有关，而且随物体的温度和辐射的波长而变。当α=1，β=0，γ=0时，说明落在物体上的所有辐射能全部被吸收，这样的物体称为绝对黑体，简称黑体。当α=0，β=1，γ=0时，也就是落在物体上的所有辐射能全部被反射，若在此情况下反射是定向的，并服从几何光学定律，该物体就叫做镜体；若反射是漫反射，则物体称为绝对白体，简称白体。当α=0，β=0，γ=1时，落到物体上的所有辐射能全部透过物体，则该物体称为绝对透明体。应该指出，所谓的绝对黑体、绝对白体和绝对透明体在自然界中是不存在的，建立上述概念是为了讨论方便而假定的。这里所谓的黑体、白体和透明体是对热射线而言，不是对可见光线而言的。白色的表面只能反射可见光线，对于热射线来说，白色和黑色表面都能吸收。对多数的工程材料，热辐射不易穿透，因此
三、热辐射的三大基本定律1.普朗克定律能量对各种波长不是均匀分布的，普朗克定律揭示了黑体在不同温度下，辐射能按波长分布的规律，即E ,b f Tλ= (λ )的函数关系。其数学表达式为
式中 Ebλ——黑体在单位时间、单位面积在某一波长λ时的辐射力，称为单色辐射力；λ——波长（m）；T——黑体热力学温度（K）；C1——常数（163.74 10-× W·m2）；C2——常数（21.44 10-× m·K）；e——自然对数的底数。2.四次方定律在热辐射的分析计算中，得知黑体的辐射力很重要。四次方定律如下，说明黑体辐射力与其热力学温度的四次方成正比。其中σ 5.67 10（W·m2）/K4，称为黑体辐射常数。
3.基尔霍夫定律基尔霍夫定律可表述为：任何物体的辐射力和吸收率之比值与物体的性质无关，而恒等于同温度下绝对黑体的辐射力。该定律只对于平衡的热辐射才是正确的。设有两个平行放置的平面（如图3所示），其中表面Ⅰ为黑体，表面Ⅱ为任意物体。设这两个物体表面的热力学温度、辐射力和吸收率分别为T0、Eb、α0（=1）和T、E、α，同时认为两个物体很接近，以至于一个表面所放射的能量，都完全落在另一个表面上。
图3观察表面Ⅱ的能量收支差额。设单位时间内表面Ⅱ的辐射力为E，这部分能量投射到表面Ⅰ（黑体）上时，完全被吸收。同时表面Ⅰ也放射能量Eb落在表面Ⅱ上，且一部分（αEb）被吸收，其余部分（1-α）Eb被反射回去，重新落在表面Ⅰ上，并完全被表面Ⅰ所吸收。因此，表面Ⅱ辐射换热的差额为φr=E-αEb两表面间辐射换热，即使在T=T0时也同样进行，即全系统处于热的动态平衡状态，这时φr=0，上式变为把这种关系推广到任何物体，可得
这就是基尔霍夫定律的表达式。由于各种物体的吸收率永远小于1，所以对任何温度，各种物体的辐射力以绝对黑体的为最大。从式中可以看出，物体的辐射力越大，其吸收率也就越大，反之也成立。所以善于反射的物体，辐射就很少。
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