Сложный процесс теплообмена в ограниченном замкнутом пространстве принято рассчитывать по аналогии с передачей теплоты путем теплопроводности.

Средняя плотность теплового потока вычисляется по формулам теплопроводности. Например, для плоского слоя

,

для цилиндрического слоя

,

где λ_экв – эквивалентный коэффициент теплопроводности, учитывающий перенос теплоты через щель как теплопроводностью, так и конвекцией.

Отношение (где λ – коэффициент теплопроводности жидкости) характеризует влияние конвекции на перенос теплоты через щель. Причем, . Чем больше величина GrPr, тем больше ε_к. При определении чисел подобия независимо от формы прослойки за определяющий размер принята ее толщина δ, а за определяющую температуру – средняя температура жидкости

.

При малых значениях , . При

Если средой является воздух, то анализ приведенных формул приводит к следующим практическим выводам.

В узких прослойках при небольших перепадах температур ΔТ между поверхностями свободная конвекция отсутствует и теплота переносится через среду только теплопроводностью.

Например, а) при воздушных прослойках, когда δ>10 мм, конвекция начинается даже при ΔТ=0,3 К; б) в прослойках 5<δ<10 мм начало конвекции имеет место при ΔТ>5 К; в) в слоях с δ<5 мм конвекция отсутствует вплоть до ΔТ=100 К.