Explicație detaliată a principiilor de funcționare a schimbătorului de căldură (cu diagrame)

Principiul de bază al unui schimbător de căldură este transferul de căldură de la un fluid cu temperatură înaltă-la un fluid cu temperatură joasă-de obicei fără contact direct între cele două-prin utilizarea conducției și convecției căldurii.
 Fluidul cu temperatură înaltă-degajă căldură, care este transferată prin peretele de schimb de căldură.
 Căldura este condusă prin peretele metalic (sau mediu de schimb de căldură).
 Fluidul cu temperatură joasă-absoarbe căldura, rezultând o creștere sau o scădere a temperaturii.
 Întregul proces aderă la a doua lege a termodinamicii, prin care căldura curge spontan de la o temperatură mai mare la o temperatură mai scăzută.

Pe baza direcției de curgere a fluidului, există trei modele de curgere primare pentru schimbătoarele de căldură:
 Curent de co-(curgere paralelă): cele două fluide curg în aceeași direcție, iar diferența de temperatură scade treptat.
 Curent în contra-curent (debit-contrar): Cele două fluide curg în direcții opuse, oferind cea mai mare eficiență a transferului de căldură.
 Flux-încrucișat: cele două fluide curg perpendicular unul pe celălalt; această configurație este compactă și utilizată pe scară largă.
 Dintre acestea, aranjamentul contra-curentului este cel mai frecvent utilizat în aplicațiile industriale în care este necesară o eficiență ridicată.

Procesele de transfer de căldură pot fi descrise în general folosind ecuația fundamentală a transferului de căldură.

Ecuația de bază a transferului de căldură:
Q=U × A × ΔTlm

Unde:

Î: Rata de transfer de căldură (W)
U: Coeficientul global de transfer termic (W/m²·K)
A: Suprafața de transfer de căldură (m²)
ΔTlm: Diferența medie de temperatură logaritmică
Note de ecuație:
Creșterea U sau A poate îmbunătăți semnificativ capacitatea de transfer de căldură.
O diferență mai mare de temperatură are ca rezultat o forță motrice mai puternică pentru transferul de căldură.