[科普中国]-热流密度

热流密度（Heat Flux，Thermal Flux），也称热通量，一般用q表示，定义为单位时间内，通过物体单位横截面积上的热量。按照国际单位制，时间为s，面积为㎡，热量取单位为焦耳（J），相应地热流密度单位为J/(㎡·s)。

定义单位时间内通过单位面积传递的热量称热流密度。

q=Q/(S*t) ——Q为热量 t为时间 S为截面面积

热流密度的单位：J/（㎡·s）

还可换算为：Kcal/(㎡*h)

基准换热面面积：㎡

单位时间：s

热流密度与热流的关系热流密度q=热流J/S ——S为截面面积1

热流密度与导热系数的关系材料热流密度q=λ×(T1-T2)/d1

λ--表示材料导热系数 T1--表示热表面的温度 T2--表示冷表面的温度 d--表示材料厚度（T1-T2)/d为材料温度梯度

热流密度是考察器件或设备散热性能的重要指标。1

热流是单位时间内传输的热量，类似于电流的定义。热流密度是单位时间单位面积截面传输的热量，单位是W/平方米。q=h·△t 。 h是换热系数，单位是瓦每平方米每度。A是换热面积，△t是换热温差。

与热流密度对应的是电流密度，单位为A/㎡，同样是一个与面积相关的物理量。1

热流密度、温度和热传递虽然温度测量可通用并容易接受，但热流密度（热通量）测量常常需要考虑。1

温度是物质的基本属性之一。此外，由于温度可以通过人类的感官测定，多数人熟悉其含义。相反，热流密度（热通量）是一种不易感测的导出量。然而，只在大多数热系统中测量温度是不够的。1

通常，热能流通方式和位置与温度的流通方式和位置同等重要，或比温度的流通方式和位置更重要。

例如，人类皮肤的温度可显示人体的舒适程度，但与分散到环境中的能量有少许关系，尤其是在同时发生蒸发的情况下。除了气温之外，风冷因素是对流传热重要性的另一常见例子。1

热量的传递示例热量的传递（转移）与科研、工农业生产和日常生活息息相关：2

1、 针对居住者的最大舒适度加热和冷却生存空间的观点已开始被接受；

2、 通过测量大地热流，发现各地生态环境以及城市气候的优劣与区域大地热流的高低有密切的关系。

（在农业气象学中为了优化作物灌溉——特别是缺水区域——，在描述表面温度、露的形成或结霜条

件、以及土壤热平衡的重要部分：热存储等的产生方式中，正确地土壤热流测量是非常重要的。）2

3、 许多工业制造过程需要紧密控制材料整个加工过程的温度，以建立所需的特性和质量控制。（例如，

陶瓷和薄膜中的热应力控制、等离子体沉积、玻璃和金属的退火、许多材料的热处理、塑料纤维纺

丝、薄膜干燥、电子薄膜和晶体的增加以及激光表面处理。）2

4、 材料的温度控制需要用已知的控制方式将能量传递到固体和液体中，或从固体和液体中传出。因此，

设备（如干燥器、热交换器、锅炉、冷凝器和热导管）的合理设计变得至关紧要。（电子、推进力和

发电设备中更高的功率密度恒定驱动器不断挑战相关冷却系统的极限。）2

因此，在现代社会材料与过程的热管理正成为一门高精的学科。在许多系统中最大化或最小化热能传递对于发挥系统最佳性能至关重要。因此，可用于直接感测热流密度（热通量）的传感器（仪器）极其重要。2

热流密度的测量仪器用于测量热流密度的传感器称为热流密度传感器，简称热流传感器。3

用于测量热流密度的仪器称为热流密度计（热通量计），简称热流计。3

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所