热阻是对热量传递产生阻碍的量度，热量在传导、对流、辐射三种方式中从高温端向低温端移动时，遇到的反抗越大，热阻越高。将热量流量记为P，两端温差为ΔT，则热阻可表示为 Rth = ΔT / P，单位通常为 K/W 或 ℃/W。热阻的概念不仅适用于物体内部的传热，还包括两个固体界面之间的界面热阻、固体壁面与流体之间的对流热阻，以及物体之间的辐射热阻。

二、热阻产生的原因

- 材料导热性能差：不同材料的热导率不同，热导率低的材料对热流形成较大阻力，从而增大热阻。

- 接触热阻：当两固体表面接触不充分、表面粗糙、压强不足、存在杂质或氧化层时，实际接触面积小于理论面积，形成额外热阻。

- 几何因素：形状、厚度、长度等几何参数影响热传递路径，越长越细的通道通常热阻越大。

- 辐射阻碍：高温环境中的热辐射若被表面抑制，辐射热阻会增大。VSport

- 流体传热阻力：流体的粘度、密度、流速、通道形状等会改变对流换热效果，进而影响热阻。

- 系统结构问题：多层材料的不同热导率及层间界面问题、热管内流体流动不畅等均会提高总热阻，降低传热效率。

三、热阻与欧姆定律之类比

热阻与电阻在概念上类似，热量传递的驱动力是温度差ΔT，热流是P，两者关系可用热等效“欧姆定律”描述：P = ΔT / Rth。单位与电阻相近，Rth 的单位通常为 K/W 或 ℃/W，便于将热传导问题以阻抗框架进行分析。

四、热传导的热阻

热传导热阻的表达式为 Rth,cond = L / (k A)

- L：热传导路径的长度

- k：材料的热导率（导热系数）

- A：垂直于热流方向的截面积

由公式可知：增大截面积、缩短传热路径长度、选用高导热性的材料，均可降低热传导热阻。

应用示例：

- 建筑保温：采用低导热率材料并增加厚度，可显著提升热阻，降低室内外热交换。

- 电子散热：若导热界面的接触不良，热传导热阻增大，影响散热效果。

五、对流热阻

对流热阻用来表征对流换热过程中的热流阻力，通常用公式表示为 Rth,conv = 1 / (hm A)。

- hm 为对流换热系数，受自然对流还是强制对流、流体性质、流速、边界层等影响

- A 为换热面积

对流热阻受以下因素影响：

- 流体性质与粘性：粘性高的流体在流动中摩擦力大，热传递效率低，热阻增大

- 边界层效应：流体在固体表面的边界层会影响温度与速度分布，从而改变热交换

- 流动状态：层流通常热混合度较低，热传递不及湍流，热阻相对较大

实际应用举例：

- 汽车发动机冷却系统中若散热器风道不畅、风速不足，对流热阻增大，导致散热效果下降

- 空调换热器表面污染或几何不当时，也会提高对流热阻，削弱制冷/制热效率

六、辐射热阻

辐射热阻描述辐射传热过程中的阻力，基本关系可由辐射热传递定律表示：Qrad = ε σ A (T1^4 − T2^4)

- ε：物体的辐射率，0 < ε ≤ 1

- σ：Stefan–Boltzmann 常数

- A：表面积

- T1、T2：两物体的绝对温度

将热阻概念用于辐射传热时，可将其近似表示为 Rth,rad = ΔT / Qrad，或在近似条件下用等效对流热传系数 h_rad 来描述：Qrad ≈ h_rad A ΔT，其中 h_rad 受温度、材质辐射率等影响。

热阻与辐射率的关系明确：辐射率越高，单位面积的辐射传热越大，热阻越小；反之，辐射率低则热阻增大。设计上若想抑制辐射热量的散失，可以采用低辐射率材料或低辐射率表面涂层，以提高辐射热阻；若需要加强辐射传热，则提高表面积或选用高辐射率材料有利于降低辐射热阻。

总览与应用要点

- 热阻是衡量热量传递难易程度的综合指标，分为导热、对流、辐射三大类别。

- 降低总热阻的通用策略包括：增大有效接触面积、减少热流路径长度、提升材料导热性、优化对流环境、控制表面辐射特性（增大或减小辐射率以实现期望的散热效果）。

- 在多层结构或系统中，各层材料的热导率差异、界面接触质量与流体流动状态共同决定了总热阻，需要综合考虑材料、几何与边界条件来实现高效热管理。