Thiết bị trao đổi nhiệt là một thiết bị được sử dụng để trao đổi nhiệt giữa một hoặc nhiều chất tải nhiệt. Những chất tải nhiệt có thể được phân tách bằng các tấm để ngăn chặn sự pha trộn hoặc tiếp xúc trực tiếp giữa chúng. Thiết bị này thường được áp dụng trong các hệ thống sưởi ấm, tủ lạnh, điều hòa không khí, nhà máy điện, nhà máy hóa chất, nhà máy lọc dầu, nhà máy chế biến khí tự nhiên, và xử lý chất thải. Một ví dụ điển hình về thiết bị trao đổi nhiệt có thể thấy trong động cơ đốt trong là hệ thống làm mát nước bằng ống tản nhiệt và không khí được thổi vào để làm mát nước.
Bố trí dòng
Có ba loại thiết bị trao đổi nhiệt dựa trên hướng chuyển động của chất tải nhiệt bên trong. Trong thiết bị trao đổi nhiệt kiểu 'chảy cùng chiều', hai chất tải nhiệt vào thiết bị cùng một phía, chảy song song và cùng hướng. Với thiết bị trao đổi nhiệt 'chảy ngược chiều', hai chất tải nhiệt đi vào từ hai phía đối diện nhau. Mặc dù hiệu suất chảy ngược chiều có thể giảm hơn so với chảy cùng chiều, nhưng lượng nhiệt trao đổi lại cao hơn, do đó, thiết bị chảy ngược chiều thường được ưu tiên trong thực tế. Với thiết bị trao đổi nhiệt 'chảy chéo', hai chất tải nhiệt chảy vuông góc với nhau.
Để đạt hiệu suất cao, thiết bị trao đổi nhiệt được thiết kế để có diện tích tiếp xúc với chất tải nhiệt là tối đa, giảm trở lực giữa chúng xuống mức thấp nhất có thể. Hiệu quả của thiết bị có thể được tăng bằng cách thêm các tấm và rãnh ở một hoặc cả hai bên, làm tăng diện tích bề mặt và điều chỉnh lưu lượng dòng chảy.
Nhiệt độ chuyển nhiệt có thể biến đổi tại từng vị trí, nhưng hiệu số nhiệt trung bình không thay đổi theo đó. Trong các hệ thống đơn giản nhất, điều này được gọi là 'hiệu số nhiệt độ trung bình' (LMTD). Đối với những trường hợp phức tạp hơn, phương pháp dựa trên số chuyển khối được áp dụng.