概念又称热边界层，流体流过壁面时，边界附近因加热或冷
却而形
成的具有温度梯度的薄层，也就是对流传热热阻所在的区域。在此区域之外，温度梯度和热阻都可忽略。因此，关于对流传热的研究，仅限于温度边界层范围之内。
温度边界层的概念，是流动边界层概念在非等温流动情况下的推广。运用温度边界层的特性，简化能量方程，仿照流动边界层的计算方法，可以进行对流传热的计算，确立温度分布，求得传热分系数。
形成当流体流过与其温度不同的固体表面时，根据流体在壁面处是被加热
还是被冷却
,有不同的温度分布(图1)。流体温度的变化，理论上可以延伸到无穷远处，但变化主要发生在壁面附近的薄层中。一般规定，流体与壁面的温度差达到流体主体与壁面的温度差的99％处到壁面的距离，为温度边界层的厚度δt。即温度边界层外边界处的温度应满足下式： (T－Tw)=0.99(Tf－Tw)
式中Tf和Tw分别为流体主体和壁面的温度；T为温度边界层外边界处的温度。温度边界层厚度沿流动方向不断增厚。δt越薄则层内温度梯度越大。
对流传热时，流体中的温度场分成两个区域：一是存在着温度梯度的温度边界层，其中热传导起一定作用；另一是温度梯度可以忽略的层外主流区，在
此区内以对流传热为主，热传导的作用可予忽略。
壁面上的温度边界层，可与流动边界层同时开始形成,也可先形成流动边界层,随后才开始形成温度边界层（图2）。两种边界层的厚度之比，与普朗特数Hr有关。当两种边界层同时开始形成时，两者的近似关系为： 式中δt和δ分别为温度边界层和流动边界层的厚度。当Hr＝1时，两者的厚度相等。 温度边界层
计算温度边界层中经热传导所传递的热量为： 式中q为热量通量；λ为
流
体的热导率为热流方向y的温度梯度；下标w指壁面处。联立牛顿冷却定律（见对流传热），就可得出传热分系数的计算式为： 若能求得温度分布，得知壁面温度梯度值，即可算出传热分系数。
对于平壁上边界层作层流流动时，可算出温度边界层厚度为： 式中x为离平壁端点的距离；Re为雷诺数。此时的温度分布可近似表示为： 式中y为离壁的垂直距离。平均传热分系数αm的计算式为： 式中L为平壁长度。
