热力学第二定律阐述了传热的方向，但没有涉及传热的具体形式。研究热量传递过程基本规律的传热学与热力学共同构成了热工理论的基础。根据传热的机理不同，热量传递分为导热、对流及辐射三种基本方式。
稳态导热
导热是由不同温度的物体相互接触或物体不同温度的各部分之间，依靠物质的分子、原子及自由电子等微观离子的热运动而产生的热量传递。物体各点的温度不随时间变化的温度场称为稳态温度场，在稳态温度场下发生的导热现象称为稳态导热。
对流换热
对流换热指物体表面与流体之间的热交换。依据流体流动状况，对流换热分为自然对流换热和强迫对流换热。依据换热时的物态情况，对流换热可分为无相变的对流换热和有相变的沸腾换热、凝结换热。
自然对流换热是指参与换热的流体，由于各部分冷热不同，引起密度不同产生的流动而进行的换热。
强迫对流换热是指参与换热的流体在水泵、风机或其他压差作用下产生的流动而进行的换热，强迫对流的换热强度要大于自然对流的换热强度。
沸腾换热是指参与换热的液体同时发生沸腾的相变现象，其表面传热系数比同类流体的强迫对流传热系数大。在制冷设备的蒸发器中产生的换热即为沸腾换热。
凝结换热是指参与换热的蒸汽同时发生凝结的相变现象。凝结换热分为膜状凝结放热和珠状凝结放热。膜状凝结是指凝结液体在传热壁面上形成一层完整液膜的凝结过程。在制冷设备的冷凝器中产生的换热一般认为是膜状凝结换热。珠状凝结是指凝结液体在传热壁面上形成一颗颗小液珠的凝结过程。珠状凝结的表面传热系数比膜状凝结的大。
辐射换热
物体通过电磁波传递能量的方式称为辐射。因热而发出辐射能的现象称为热辐射。导热、对流的传热方式只在有物质存在的条件下才能实现，而热辐射可在真空中传递，这是辐射换热的一个特点。辐射换热的另一特点是：辐射换热在产生能量转移时，还伴随着能量的转换，即热能与辐射能之间的转换。
