Izmjenjivači topline na ploči pojavili su se 1920 -ih i primijenjeni u prehrambenoj industriji. Izmjenjivač topline izrađen od cijevi s pločom kompaktan je u strukturi i ima dobar učinak prijenosa topline, tako da se postupno razvijao u različite oblike. Početkom 1930 -ih, Švedska je napravila svoj prvi spiralni izmjenjivač topline. Zatim je Velika Britanija koristila lemljenje za izradu izmjenjivača topline od peraje izrađenog od bakra i njegovih legura za toplinsko rasipanje zrakoplovnih motora. Krajem 1930 -ih, Švedska je proizvela prvi izmjenjivač topline ploče i ljuske za upotrebu u mlinovima za pulpe. Tijekom tog razdoblja, kako bi riješili problem prijenosa topline visoko korozivnih medija, ljudi su počeli obraćati pažnju na izmjenjivače topline izrađene od novih materijala.
Oko 1960-ih, zbog brzog razvoja svemirske tehnologije i vrhunske znanosti, postojala je hitna potreba za raznim učinkovitim i kompaktnim izmjenjivačima topline. Osim toga, razvoj tehnologija žigosavanja, lemljenja i brtvljenja dodatno je poboljšao proces proizvodnje izmjenjivača topline, promičući tako snažan razvoj i široku primjenu kompaktnih izmjenjivača topline. Pored toga, od 1960 -ih, tipični izmjenjivači topline i cijevi razvijeni su kako bi zadovoljili potrebe prijenosa topline i uštede energije u visokim temperaturama i tlačnim uvjetima. U sredini -1970 s, kako bi se poboljšao prijenos topline, izmjenjivači toplinske cijevi stvoreni su na temelju istraživanja i razvoja toplinskih cijevi.
Izmjenjivači topline mogu se klasificirati u tri vrste na temelju njihovih metoda prijenosa topline: hibrid, skladištenje topline i vrsta particije.
Hibridni izmjenjivač topline je izmjenjivač topline koji izmjenjuje toplinu izravnim kontaktom i miješanjem hladnih i vrućih tekućina, poznatog i kao izmjenjivač topline kontakta. Zbog potrebe za pravovremenim odvajanjem nakon izmjene topline između dvije tekućine, ova vrsta izmjenjivača topline prikladna je za izmjenu topline između plina i tekućih tekućina. Na primjer, u rashladnim kulama koje se koriste u kemijskim biljkama i elektranama, topla voda se prska od vrha do dna, dok se hladni zrak usisava od dna do vrha. Na površini vodenog filma ili kapljica i kapljica vode materijala za punjenje, topla voda i hladni zrak dolaze u kontakt jedni s drugima radi razmjene topline. Topla voda se hladi i hladni zrak se zagrijava, a zatim se pravovremeno odvajanje postiže razlikom gustoće između dvije tekućine.
Regenerativni izmjenjivač topline je izmjenjivač topline koji koristi naizmjenični protok hladne i vruće tekućine kroz površinu tijela za skladištenje topline (pakiranje) u komoru za skladištenje topline za razmjenu topline, poput komore za skladištenje topline ispod pećnice za predgrijavanje zraka. Ova vrsta izmjenjivača topline uglavnom se koristi za oporavak i korištenje topline visokotemperaturnog ispušnog plina. Slična oprema dizajnirana u svrhu oporavka kapaciteta hlađenja naziva se uređajem za hladno skladištenje, koji se obično koristi u jedinicama za odvajanje zraka.
Zidni izmjenjivač topline je vrsta izmjenjivača topline u kojem se hladna i vruća tekućina razdvaja čvrstim zidovima, a toplina se razmjenjuje kroz zidove. Stoga je poznat i kao površinski izmjenjivač topline, a ova vrsta izmjenjivača topline se široko koristi.
Inter zidni izmjenjivači topline mogu se klasificirati u vrstu cijevi, vrstu ploče i druge vrste na temelju strukture površine prijenosa topline. Izmjenjivači topline cijevi koriste površinu cijevi kao površinu prijenosa topline, uključujući zmice izmjenjivača topline, izmjenjivače topline i izmjenjivače topline ljuske i cijevi; Površinski izmjenjivači topline koriste površinu ploče kao površinu za prijenos topline, uključujući izmjenjivače topline ploče, izmjenjivače topline spiralne ploče, izmjenjivači topline od peraja, izmjenjivači topline ljuske ploče i izmjenjivači topline od kišobrana; Ostale vrste izmjenjivača topline dizajnirane su tako da ispunjavaju određene posebne zahtjeve, poput strugača površinskih izmjenjivača topline, izmjenjivača topline rotacijskih diskova i hladnjaka zraka.
Relativni smjer protoka tekućine u izmjenjivaču topline obično uključuje dvije vrste: CO struja i brojač struje. Kada teče nizvodno, temperaturna razlika između dviju tekućina na ulazu je najveća i postupno se smanjuje duž površine prijenosa topline, dostižući minimalnu temperaturnu razliku na izlazu. Kada teče obrnuto, raspodjela razlika temperature između dvije tekućine duž površine prijenosa topline je relativno ujednačena. Pod stanjem konstantnih temperatura ulaznih i izlaza hladne i vruće tekućine, kada ne dođe do promjene faze u obje tekućine, prosječna temperaturna razlika između uzvodno i nizvodno je maksimalna i minimalna.
Pod istim uvjetima prijenosa topline, korištenje kontra protoka može povećati prosječnu temperaturnu razliku i smanjiti površinu prijenosa topline u izmjenjivaču topline; Ako područje prijenosa topline ostane nepromijenjeno, korištenje kontrakljanja može smanjiti potrošnju tekućine za grijanje ili hlađenje. Prvi mogu uštedjeti troškove opreme, dok drugi mogu uštedjeti operativne troškove, tako da bi se u suprotnosti s trenutnom izmjenom topline trebalo usvojiti u dizajnu ili proizvodnji.
Kada dođe do promjene faze (ključanja ili kondenzacije) u jednoj ili obje hladne i vruće tekućine, temperatura same tekućine ostaje nepromijenjena zbog oslobađanja ili apsorpcije latentne topline isparavanja tijekom promjene faze. Stoga su ulazne i izlazne temperature tekućine jednake, a temperaturna razlika između dviju tekućina neovisna je o smjeru protoka tekućine. Uz dvije vrste vanjskog protoka, naime protok naprijed i obrnuti protok, postoje i upute poput poprečnog protoka i odstupanja.
Smanjenje toplinskog otpora u Inter zidnom izmjenjivanju topline tijekom prijenosa topline važno je pitanje za poboljšanje koeficijenta prijenosa topline. Toplinski otpor uglavnom dolazi iz tankog sloja tekućine (nazvanog granični sloj) pridržava se površine prijenosa topline na obje strane zida pregrade, a sloj obloženja formiran na obje strane zida tijekom upotrebe izmjenjivača topline. Toplinski otpor metalnog zida je relativno mali.
Povećavanje brzine protoka i poremećaja tekućine može tanji granični sloj, smanjiti toplinski otpor i poboljšati koeficijent prijenosa topline. Međutim, povećanje brzine protoka tekućine povećat će potrošnju energije, tako da treba napraviti razumnu koordinaciju između smanjenja toplinske otpornosti i potrošnje energije tijekom dizajna. Da bi se smanjio toplinski otpor prljavštine, mogu se uložiti napori da se uspori stvaranje prljavštine i redovito očistite površinu za prijenos topline.
Općenito, izmjenjivači topline izrađeni su od metalnih materijala, među kojima se ugljični čelik i nisko-nivo čelik uglavnom koriste za proizvodnju srednjeg i niskog tlačnog izmjenjivača topline; Osim što se uglavnom koristi za različite uvjete otpornosti na koroziju, austenitni nehrđajući čelik može se koristiti i kao materijal otporan na visoke i niske temperature; Bakar, aluminij i njihove legure obično se koriste u proizvodnji izmjenjivača topline niske temperature; Legure nikla koriste se u uvjetima visoke temperature; Osim izrade dijelova brtve, neki nemetalni materijali korišteni su za izradu izmjenjivača topline otpornih na koroziju, poput grafitnih izmjenjivača topline, fluoroplastičnih izmjenjivača topline i staklenih izmjenjivača topline.