流體與溫度不同的物體表面接觸時，對流和導(dǎo)熱聯(lián)合起作用的傳熱。
　　對流換熱是指流體流經(jīng)固體時流體與固體表面之間的熱量傳遞現(xiàn)象。
　　對流換熱是指流體與固體表面的熱量傳輸。對流換熱是在流體流動進(jìn)程中發(fā)生的熱量傳遞現(xiàn)象，它是依靠流體質(zhì)點(diǎn)的移動進(jìn)行熱量傳遞的，與流體的流動情況密切相關(guān)。當(dāng)流體作層流流動時，在垂直于流體流動方向上的熱量傳遞，主要以熱傳導(dǎo)（亦有較弱的自然對流）的方式進(jìn)行。對流換熱與熱對流不同，既有熱對流，也有導(dǎo)熱；不是基本傳熱方式。例如：家用空調(diào)換熱器鋁翅片既有導(dǎo)熱又和空氣進(jìn)行對流換熱，下圖為鋁翅片對流換熱云圖。
　　
　　對流換熱的特點(diǎn)
　　(1) 導(dǎo)熱與熱對流同時存在的復(fù)雜熱傳遞過程。
　　(2) 必須有直接接觸（流體與壁面）和宏觀運(yùn)動；也必須有溫差。
　　影響對流換熱的因素
　　影響對流換熱的因素是影響流動和影響流體中熱量傳遞因素的綜合作用。主要有以下五個方面。
　　（1）流體流動的起因
　　由于流動的起因不同，對流可以分為強(qiáng)制對流和自然對流換熱兩大類。兩種流動的成因不同，流體中的速度場有差別，所以換熱規(guī)律也不一樣。
　　（2）流體有無相變
　　當(dāng)流體沒有相變時對流換熱中的熱量交換是由于流體的顯熱變化而實現(xiàn)的；而在有相變的換熱過程（如沸騰或凝結(jié)），流體的相變潛熱往往起著主要作用，因而換熱規(guī)律與無相變時不同。
　　（3）流體的流動狀態(tài)（單相流動）
　　層流時流體微團(tuán)沿著主流方向作有規(guī)律的分層流動，而湍流時流體各部分之間發(fā)生強(qiáng)烈的混合，因而換熱能力不同。
　　（4）流體的物性條件
　　流體的密度、動力黏度、導(dǎo)熱率等不僅對流體的流動有影響，而且對流體中熱量傳遞也有影響，因此流體的物理性質(zhì)對流體換熱有著很大的影響。
　　（5）換熱表面的幾何因素
　　這里的幾何因素指換熱面的形狀、大小、換熱表面與流體運(yùn)動的相對方向及換熱面的狀態(tài)（光滑或粗糙）。
　　傳熱系數(shù)說明
　　也稱換熱系數(shù)。對流換熱的強(qiáng)度依據(jù)牛頓冷卻定律，其基本計算公式是：式中q為單位面積的固體表面與流體之間在單位時間內(nèi)交換的熱量,稱作熱流密度；T W、Tf分別為固體表面和流體的溫度；h稱為傳熱系數(shù),它表示在單位面積的固體表面上，當(dāng)流體與固體表面之間的溫度差為1K時，每單位時間內(nèi)所傳遞的熱量。h的大小反映對流換熱的強(qiáng)弱,如上所述，它與影響換熱過程的諸因素有關(guān)，并且可以在很大的范圍內(nèi)變化，所以牛頓公式只能看作是傳熱系數(shù)的一個定義式。它既沒有揭示影響對流換熱的諸因素與h之間的內(nèi)在聯(lián)系,也沒有給工程計算帶來任何實質(zhì)性的簡化，只不過把問題的復(fù)雜性轉(zhuǎn)移到傳熱系數(shù)的確定上去了。因此，在工程傳熱計算中，主要的任務(wù)是計算h。計算傳熱系數(shù)的方法主要有實驗求解法、數(shù)學(xué)分析解法和數(shù)值分析解法。
　　實驗求解法
　　通過實驗求出h與諸影響因素之間的定量關(guān)系式。實驗求解法是處理工程實際中復(fù)雜的對流換熱問題的重要手段，也是其他求解方法的檢驗標(biāo)準(zhǔn)。
　　實驗求解法是在相似理論的指導(dǎo)下，對求解的問題進(jìn)行相似分析，求出與問題有關(guān)的無量綱數(shù)（由相應(yīng)的物理參數(shù)組成）。每個無量綱數(shù)都具有一定的物理意義。與對流換熱有關(guān)的最常見的無量綱數(shù)包括：①努塞爾數(shù)Nu=hl/k,式中l(wèi)為特征長度,h為傳熱系數(shù),k為固體的熱導(dǎo)率。它反映換熱表面的溫度梯度;②雷諾數(shù)Re=vl/v，式中v和v分別為流速的特征速度和運(yùn)動粘度。它反映粘性對流動的影響；③格拉曉夫數(shù)式中γ、g 和Δt分別為流體的體積膨脹系數(shù)、重力加速度和固體表面與流體之間的溫度差。它反映浮升力對流動的影響；④普朗特數(shù)式中cp為定壓比熱容；η為動力粘度。它反映流體物性對流動中換熱的影響。從數(shù)學(xué)上可以證明，任何物理量之間的關(guān)系都可以轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的無量綱數(shù)之間的關(guān)系。因此傳熱系數(shù) h與其影響因素之間的關(guān)系可以表示成Nu與其他無量綱數(shù)之間的關(guān)系:對于受迫對流換熱Nu=f(Re，Pr)；對于自然對流換熱Nu=f(Gr,Pr)。在這種關(guān)系式中，作為獨(dú)立變量的數(shù)目大大減少，有利于實驗數(shù)據(jù)的綜合整理。在實驗求解時，可以根據(jù)相似規(guī)律或改變模型尺寸，或更換流體種類進(jìn)行研究。這種實驗稱為模化實驗。
　　數(shù)學(xué)分析解法
　　利用數(shù)學(xué)分析的方法直接求解微分方程組。由于方程組很復(fù)雜，這種方法只能求解極個別非常簡單的對流換熱問題（如光滑圓管內(nèi)層流流動時的對流換熱），尚難用于求解復(fù)雜的實際問題。20世紀(jì)初，德國物理學(xué)家L.普朗特提出邊界層理論。他利用邊界層極薄的特性的簡化微分方程組，從而建立了可以數(shù)學(xué)求解的分析理論，開拓了對流換熱向理論分析方向發(fā)展的道路，計算機(jī)的應(yīng)用又顯著擴(kuò)大了解題能力。
　　數(shù)值分析解法
　　把微分方程組的積分求解過程變換成相應(yīng)的差分方程組的代數(shù)求解過程進(jìn)行求解。這種解法的計算工作量非常大，但由于計算機(jī)的應(yīng)用和各種新的實驗技術(shù)的配合，這一方法的研究獲得迅速發(fā)展，并正在形成傳熱學(xué)的一個新的分支──數(shù)值計算傳熱學(xué)。
　　壁面無滑移邊界條件與換熱微分方程
　　于在貼壁面處流體受到粘性的作用，沒有相對于壁面的流動，稱為壁面無滑移條件。因此，由壁面無滑移條件可知，在極薄的貼壁流體流層中，熱量只能以導(dǎo)熱的方式進(jìn)行傳遞。將傅里葉定律用于貼壁面流體層可得將牛頓冷卻公式q=h△t與上式聯(lián)立求解可得以下的換熱微分方程：上式表面，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h的求解依賴于流體溫度場的求解。
　　對流換熱問題的數(shù)學(xué)描述
　　為了簡化分析，對于影響對流換熱問題的主要因素，在推導(dǎo)時作下列簡化假設(shè)：①流體為連續(xù)介質(zhì)；②流動是二維的；③流體為不可壓縮的牛頓流體；④流體物性為常數(shù)；⑤忽略耗散熱。可以推導(dǎo)出如下的對流換熱微分方程：上式中左邊第一項是非穩(wěn)態(tài)項，表示溫度隨時間的變化率；第二項與第三項稱為對流項，表示由于流動產(chǎn)生的熱量傳遞；方程右邊稱為擴(kuò)散項，表示由于流體導(dǎo)熱產(chǎn)生的熱量的傳遞。
　　熱邊界層（溫度邊界層）
　　實驗觀察發(fā)現(xiàn)，在對流換熱條件下，主流與壁面之間存在溫度差。在壁面附近的一個薄層內(nèi)，流體溫度在壁面的法線方向上發(fā)生劇烈的變化；而在此薄層之外，流體的溫度梯度幾乎等于零。因此，可以將邊界層概念推廣到溫度場中。固體表面附近流體溫度發(fā)生劇烈變化的這一薄層稱為溫度邊界層（熱邊界層），其厚度記為δ。對于外掠平板的對流換熱，類似于速度邊界層得定義，傳熱學(xué)中一般也將達(dá)到來流過余溫度99%的流層處，定義為δ的外邊界。除液態(tài)金屬及高粘性的流體外，熱邊界層的厚度δ在數(shù)量級上是個與運(yùn)動邊界層厚度δ相當(dāng)?shù)男×俊Ｓ谑菍α鲹Q熱問題的溫度場也可以分為兩個區(qū)域：熱邊界區(qū)和主流區(qū)。在主流區(qū)，流體中溫度變化率可視為零，這樣就可把研究的熱量傳遞的區(qū)域集中到熱邊界層之內(nèi)。
　　對流換熱形式
　　形成對流的原因有兩種：流體各部分因溫度引起的密度差所形成的運(yùn)動稱為自然對流；由風(fēng)機(jī)、泵等所驅(qū)動的流體運(yùn)動稱為受迫對流。相應(yīng)的換熱過程分別稱為自然對流換熱和受迫對流換熱。
　　自然對流換熱
　　它又可分成大空間內(nèi)自然對流換熱和有限空間內(nèi)自然對流換熱兩種。前者的無量綱關(guān)系式常表達(dá)為式中下角標(biāo)m表示無量綱數(shù)中的物性參數(shù)是根據(jù)溫度tm=(to+tf)/2確定的，to和tf分別為固體表面和液體的溫度；系數(shù)C和指數(shù)n的數(shù)值隨固體表面的形狀、大小和位置的不同而異。
　　有限空間內(nèi)自然對流換熱的關(guān)系式因空間的幾何形狀、大小和放置方位不同而異，所以公式繁多。在計算時須根據(jù)不同的問題查閱有關(guān)手冊。
　　受迫對流換熱根據(jù)邊界層形成和發(fā)展情況的不同，可以分成內(nèi)部流動和外掠流動兩種。根據(jù)流動狀況的不同，這兩種流動又各有層流和湍流(紊流)之分。對于不同流動方式的對流換熱問題，須選用相應(yīng)的無量綱數(shù)關(guān)系式來計算。例如,對于管內(nèi)湍流換熱，在104≤Ref ≤1.2×105、0.6≤Prf≤120、流體與固體表面的溫差不大和壁面光滑的直管道等條件下，可以選用下式式中下角標(biāo) f表示相應(yīng)無量綱數(shù)中的有關(guān)物性參數(shù)都是根據(jù)tf來確定的。