Большинство процессов химической технологии протекает в заданном направлении только при определённой температуре, которая достигается путём подвода или отвода тепловой энергии (теплоты). Процессы, скорость протекания которых определяется скоростью подвода или отвода теплоты [нагревание, охлаждение, испарение, конденсация и др.], называют тепловыми.
Движущей силой тепловых процессов является разность температур более нагретого и менее нагретого тела. Тела, обменивающиеся теплом, называются теплоносителями.
Теплообменом называется самопроизвольная передача тепла от более нагретого тела к менее нагретому в соответствии со вторым законом термодинамики. Аппараты, в которых осуществляются тепловые процессы, называются теплообменниками.
Теплопередачей называется перенос теплоты от более нагретой среды к менее нагретой через разделяющую их стенку.
Различают установившийся и неустановившийся процессы теплопередачи. При установившемся (стационарном) процессе температура является функцией только системы координат, т.е. t = f (x,y,z) и не зависит от времени. Установившиеся процессы соответствуют непрерывной работе аппаратов с постоянным режимом (гидродинамическим и тепловым, т.е. температурным).
При неустановившемся (нестационарном) процессе температура изменяется в пространстве и времени, т.е. t = f (x,y,z,τ). Неустановившиеся процессы имеют место в аппаратах периодического действия, а также при пуске, остановке и изменении режимов работы аппаратов непрерывного действия.
Необходимым условием передачи тепла является неравенство температур в различных точках данного тела или пространства. Поэтому величина теплового потока, возникающего в среде, зависит от распределения температур в среде или характера температурного поля. Под температурным полем понимают совокупность мгновенных значений температур во всех точках рассматриваемой среды.
Геометрическое место всех точек с одинаковой температурой представляет собой изотермическую поверхность. Изотермические поверхности не пересекаются друг с другом, так как тогда их пересечения имели бы различные температуры. Поэтому все изотермические поверхности замыкаются или кончаются на границах рассматриваемого тела.