Указанные приближенные методы решений задач теплопередачи в действительности являются численными. В дополнение к ним разработаны различные экспериментальные методы подобия. Они основаны на соблюдении требований математических законов, т. е. на удовлетворении некоторым системам уравнений, например системам уравнений, описывающим диффузионный процесс, диффузию тепла, течения жидкости, электрического тока или нейтронов.

Поскольку для реальных случаев аналитические решения в большинстве случаев получить трудно, были сделаны попытки получить решения, используя эти процессы-аналоги. В частности, многие решения как сложных, так и простых задач теплопередачи были успешно выполнены с помощью электрических и гидравлических аналогов.

Предполагается, во-первых, что перенос тепла к жид кости или от жидкости осуществляется посредством молекулярной теплопроводности через ламинарный слой, который всегда существует непосредственно у поверхности стенки. Во-вторых, предполагается, что тепловой поток пропорционален разности температур поверхности и омывающей ее жидкости. Таким образом, соотношение для конвективного теплообмена между твердой поверхностью и жидкостью, впервые написанное в 1701 г. Ньютоном.

Конвективный теплообмен. Конвективный теплообмен, подобно трению в жидкости, представляет собой одно из явлений. Данные по теплообмену удобно обрабатывать, применяя безразмерные параметры. Следуя принятой методике, уравнение может быть записано через число Нуссельта. Исходя из приведенного уравнения для числа Нуссельта и уравнения энергии для стационарного течения жидкости, можно показать, что число Нуссельта зависит только от безразмерных параметров.

При теплоотдаче к жидкости, движущейся с малой скоростью, число Маха и отношение температур практически равны нулю, и из пяти безразмерных переменных в уравнении обычно остаются только первые три: Nu, Re и Pr. Следовательно, число Нуссельта и коэффициент теплоотдачи h не зависят от величины перепада температур, которым обусловливается тепловой поток в соответствии с уравнением.