熱傳遞是由物體內部或物體之間的溫差引起的。如果沒有外來的功輸入，根據熱力學第二定律，熱量總是自動從高溫的地方轉移到低溫的地方。
熱能傳遞有三種基本方式:熱傳導、熱對流和熱輻射。這裏有三種傳熱方式。
(1)熱傳導
當物體的各部分之間沒有相對位移時，分子、原子、自由電子等微觀粒子熱運動產生的熱能就轉化為熱傳導。
熱傳導的基本計算公式是傅立葉定律:單位時間內熱傳導傳遞的熱量與垂直於熱流的截面積成正比，與溫度梯度成正比，負號表示熱傳導方向與溫度梯度方向相反。
其中q代表以w為單位的熱通量；DT/dx是溫度梯度，單位為C/m；a為導熱面積，單位為平方米；
λ是材料的導熱系數，也稱導熱系數，單位為W/(m·C)或W/(mK)。
導熱系數是材料固有的物理性質，代表材料的導熱系數。導熱系數越大，材料的導熱性能越好。
(2)熱對流
熱對流是指流體宏觀運動引起流體不同部分之間的相對位移，冷熱流體混合而產生的傳熱過程。熱對流只發生在流體中，流體中的分子也是無規律運動的，所以熱對流總是伴隨著熱傳導。
工程中常見的是流體流經物體，並在物體與物體表面之間產生傳熱過程。這種現象稱為對流傳熱過程。
對流傳熱可分為自然對流和強制對流兩種。
自然對流是由流體的冷熱部分密度不同造成的，比如散熱器附近的空氣受熱時向上流動。
強制對流是流體因壓力差而流動。比如冷卻水路線是水泵驅動的，而不是密度差。
熱對流的基本計算公式是牛頓冷卻公式:
其中，q和a與傅裏葉公式中的q和a含義相同，分別為熱流和面積。
Ts和tf分別代表固體表面溫度和流體溫度；
h為對流傳熱系數，表示單位面積在單位溫差作用下的熱流率，單位為w/m2·c，對流傳熱系數越大，傳熱越劇烈。
對流傳熱系數與傳熱過程中的許多因素有關。例如，物體的物理性質，熱交換表面的形狀和大小，還與流體的流速有關。在對流分析中，通常需要用理論分析或實驗的方法來計算物體表面的對流換熱系數。
(3)熱輻射
物體通過電磁波傳遞能量的方式就變成了輻射。物體會因為各種原因發出輻射，熱發出輻射能的現象稱為熱輻射。
輻射和前兩種傳熱方式的區別在於，兩者都需要物質，輻射可以在真空中傳遞能量，甚至在真空中效率最高。
物體的輻射熱流可以根據玻爾茲曼定律的經驗公式計算:
其中a是輻射表面積，單位為m2；
ε是物體的發射率，也稱黑度，其值總是小於1，與物體的類型和表面狀態有關；
σ是Stefan-Boltzmann常數，也叫黑體輻射常數，是壹個自然常數，值為5.67x10-8W/m2*k4。
φ是物體自身輻射的熱流，而不是輻射傳熱的能量。
工程中通常考慮兩個或兩個以上物體之間的輻射，系統中每個物體同時輻射和吸收熱量。它們之間的凈熱傳遞通過Stephen Boltzmann方程計算:
其中q是熱流率；ε1是物體的黑度；σ是斯蒂芬·玻爾茲曼常數；
A1是輻射面1的面積，F12是從輻射面1到輻射面2的形狀系數；
T1是輻射面1的絕對溫度，T2是輻射面2的絕對溫度。
從上式可以看出，包含熱輻射的熱分析是高度非線性的。