換熱器是指兩種不同溫度的流體進行熱量交換的設備。換熱器的作用可以是以熱量交換為目的。即在確定的流體之間，在一定時間內交換一定數量的熱量;也可以是以回收熱量為目的，用于余熱利用;也可以是以保證安全為目的，即防止溫度升高而引起壓力升高造成某些設備被破壞。換熱器的作用不同，其設計、選型、運行工況也各不相同。
對換熱器的基本要求是換熱器要滿足換熱要求，即達到需求的換熱量和熱媒溫度;換熱器的熱損失要少，換熱效率要高;流動阻力要小;要有足夠的機械強度，抗腐蝕和抗損壞能力要強，維護工作量要少;結構要合理，工作要安全可靠，即零部件之間因為溫升而產生的熱應力不會導致換熱器破裂;要便于制造、安裝和檢修;經濟上要合理，設奮全壽命期的總投資要少(總投資包括設備及附屬裝置初投資費用和運行維護管理費用);生活熱水系統的換熱器應易于清除水垢，以上要求常常相互制約，難于同時滿定，因此應視具體情況，在換熱器的選型和設計中有所側重，滿足工程對換熱器的主要要求。因為換熱器故障率較低，并且供暖為季節性負荷，有足夠的檢修時間，生活熱水系統暫停供熱也不會造成重大影響，所以可不設備用換熱器。換熱器臺數的選擇和單臺能力的確定應適應熱負荷的分期增長，并考慮供熱的可靠性。
換熱器按照換熱介質不同可分為水-水換熱器和汽-水患熱器;按照工作原理不同可分為間壁式、直接接觸式、蓄熱式和熱管式換熱器。
換熱器的應用廣泛，日常生活中取暖用的暖氣散熱片、汽輪機裝置中的凝汽器和航天火箭上的油冷卻器等，都是換熱器。它還廣泛應用于化工、石油、動力和原子能等工業部門。它的主要功能是保證工藝過程對介質所要求的特定溫度，同時也是提高能源利用率的主要設備之一。
換熱器既可是一種單獨的設備，如加熱器、冷卻器和凝汽器等;也可是某一工藝設備的組成部分，如氨合成塔內的熱交換器。
由于制造工藝和科學水平的限制，早期的換熱器只能采用簡單的結構，而且傳熱面積小、體積大和笨重，如蛇管式換熱器等。隨著制造工藝的發展，逐步形成一種管殼式換熱器，它不僅單位體積具有較大的傳熱面積，而且傳熱效果也較好，長期以來在工業生產中成為一種典型的換熱器。
二十世紀20年代出現板式換熱器，并應用于食品工業。以板代管制成的換熱器，結構緊湊，傳熱效果好，因此陸續發展為多種形式。30年代初，瑞典首次制成螺旋板換熱器。接著英國用釬焊法制造出一種由銅及其合金材料制成的板翅式換熱器，用于飛機發動機的散熱。30年代末，瑞典又制造出第一臺板殼式換熱器，用于紙漿工廠。在此期間，為了解決強腐蝕性介質的換熱問題，人們對新型材料制成的換熱器開始注意。
60年代左右，由于空間技術和尖端科學的迅速發展，迫切需要各種高效能緊湊型的換熱器，再加上沖壓、釬焊和密封等技術的發展，換熱器制造工藝得到進一步完善，從而推動了緊湊型板面式換熱器的蓬勃發展和廣泛應用。此外，自60年代開始，為了適應高溫和高壓條件下的換熱和節能的需要，典型的管殼式換熱器也得到了進一步的發展。70年代中期，為了強化傳熱，在研究和發展熱管的基礎上又創制出熱管式換熱器。
換熱器按傳熱方式的不同可分為混合式、蓄熱式和間壁式三類。
混合式換熱器是通過冷、熱流體的直接接觸、混合進行熱量交換的換熱器，又稱接觸式換熱器。由于兩流體混合換熱后必須及時分離，這類換熱器適合于氣、液兩流體之間的換熱。例如，化工廠和發電廠所用的涼水塔中，熱水由上往下噴淋，而冷空氣自下而上吸入，在填充物的水膜表面或飛沫及水滴表面，熱水和冷空氣相互接觸進行換熱，熱水被冷卻，冷空氣被加熱，然后依靠兩流體本身的密度差得以及時分離。
蓄熱式換熱器是利用冷、熱流體交替流經蓄熱室中的蓄熱體(填料)表面，從而進行熱量交換的換熱器，如煉焦爐下方預熱空氣的蓄熱室。這類換熱器主要用于回收和利用高溫廢氣的熱量。以回收冷量為目的的同類設備稱蓄冷器，多用于空氣分離裝置中。
間壁式換熱器的冷、熱流體被固體間壁隔開，并通過間壁進行熱量交換的換熱器，因此又稱表面式換熱器，這類換熱器應用最廣。
間壁式換熱器根據傳熱面的結構不同可分為管式、板面式和其他型式。管式換熱器以管子表面作為傳熱面，包括蛇管式換熱器、套管式換熱器和管殼式換熱器等;板面式換熱器以板面作為傳熱面，包括板式換熱器、螺旋板換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器和傘板換熱器等;其他型式換熱器是為滿足某些特殊要求而設計的換熱器，如刮面式換熱器、轉盤式換熱器和空氣冷卻器等。
換熱器中流體的相對流向一般有順流和逆流兩種。順流時，入口處兩流體的溫差最大，并沿傳熱表面逐漸減小，至出口處溫差為最小。逆流時，沿傳熱表面兩流體的溫差分布較均勻。在冷、熱流體的進出口溫度一定的條件下，當兩種流體都無相變時，以逆流的平均溫差最大順流最小。
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