Невозможно найти хотя бы одну отрасль современной промышленности или коммунального хозяйства, где бы ни использовались теплообменные процессы.

Для практического использования теплообменных процессов были изобретены и нашли широкое применение специальные устройства – теплообменники. Если говорить простыми словами, то теплообмен – это передача тепла от одного предмета или среды другому.

Обмен теплом может осуществляться через теплопроводность, конвекцию и излучение. Первым способом обмениваются теплом в основном металлы, так как теплопередача происходит на уровне молекул. Теплообмен в результате конвекции происходит благодаря циркуляционным процессам внутри жидких или газообразных сред. Яркий пример конвекционного теплообмена – процесс кипения.

Процесс теплопередачи может осуществляться также путем излучения, как при нагревании предметов и среды солнечным светом. В роли контактирующих сред могут выступать разные вещества. Теплообменные процессы имеют решающее значение во многих отраслях промышленности, таких как нефтехимическая, химическая, металлургическая, пищевая и многих других. Не менее важное место они занимают и в коммунальной сфере, являясь основным методом обеспечения промышленных и жилых зданий теплом. Наибольшее распространение и применение в промышленных масштабах получили такие процессы как охлаждение, нагрев, конденсация, испарение, кристаллизация и другие.

В теплообменниках реализован главный принцип теплообменного процесса – обмен теплом между нагревающей и нагреваемой средами. На сегодняшний день существует множество моделей теплообменников, различающихся между собой по назначению (например, теплообменник для бассейна), конструкции, типу взаимодействующих носителей и так далее. Функционирование данных аппаратов основано на трех основных конструктивных принципах: рекуперации, регенерации и смешении.

Процесс теплообмена, протекающий в устройствах рекуперативного типа, основывается на взаимодействии двух теплоносителей, имеющих различную температуру. Поверхностью теплообмена служит разделительная стенка, которая предотвращает их смешивание между собой. Движение двух взаимодействующих сред может происходить как в одном направлении, так и в разных. Данные аппараты более часто применяются в химической и нефтехимической промышленности, а также в коммунальном хозяйстве (пример – теплообменник для отопления). В устройствах, которые используют принцип регенерации, процесс происходит также на теплообменной поверхности, однако, к этой поверхности носители подаются по очереди. Такие теплообменники успешно используются в мартеновских печах металлургического производства. Смесительные теплообменники, в отличие от двух предыдущих, не являются поверхностными. Сам процесс происходит при непосредственном контакте горячего и холодного носителей, при этом происходит материальный обмен между ними. Так функционируют теплообменники – охладители (градирни и пр.).