Ein Wärmetauscher ist ein spezielles Gerät, das die Wärmeübertragung von einer Flüssigkeit auf die andere unterstützt. In einigen Fällen kann eine feste Wand die Flüssigkeiten trennen und verhindern, dass sie sich vermischen. Bei anderen Konstruktionen können die Fluide in direktem Kontakt miteinander stehen. Bei den effizientesten Wärmetauschern wird die Oberfläche der Wand zwischen den Flüssigkeiten maximiert, während gleichzeitig der Strömungswiderstand der Flüssigkeit minimiert wird. Bei der Wand werden manchmal Rippen oder Wellen verwendet, um die Oberfläche zu vergrößern und Turbulenzen zu erzeugen.
Zu den üblichen Geräten, die einen Wärmetauscher enthalten, gehören Klimaanlagen, Kühlschränke und Raumheizungen. Diese Geräte werden auch in der chemischen Verarbeitung und Stromerzeugung eingesetzt. Der vielleicht am häufigsten bekannte Wärmetauscher ist ein Autokühler, der die heiße Kühlerflüssigkeit kühlt, indem er den Luftstrom über die Oberfläche des Kühlers nutzt.
Es gibt drei Primärstromanordnungen mit Wärmetauschern: Gegenstrom, Parallelstrom und Kreuzstrom. Beim Gegenstromtauscher treten die Flüssigkeiten von gegenüberliegenden Seiten in den Tauscher ein. Dies ist die effizienteste Konstruktion, da sie die größte Wärmemenge überträgt. Bei der Parallelfluss-Version kommen die Flüssigkeiten vom selben Ende und bewegen sich parallel zueinander, wenn sie zur anderen Seite fließen. Der Kreuzstromwärmetauscher bewegt die Flüssigkeiten senkrecht.
Darüber hinaus gibt es vier verschiedene Ausführungen von Wärmetauschern: Rohrbündel-, Platten-, Regenerativ- und Zwischenflüssigkeit oder Feststoff. Die typischste Bauart ist die Mantel-Rohr-Bauweise. Dieser hat mehrere Rippenrohre. Eine der Flüssigkeiten läuft durch die Rohre, während die andere Flüssigkeit darüber läuft, wodurch sie erwärmt oder abgekühlt wird. Im Plattenwärmetauscher strömt das Fluid durch Leitbleche. Dadurch werden die Flüssigkeiten durch großflächige Platten getrennt. Diese Art von Austauscher ist in der Regel effizienter als die Rohrbündelkonstruktion.
Der regenerative Wärmetauscher nutzt die Wärme eines bestimmten Prozesses, um das im gleichen Prozess verwendete Fluid zu erwärmen. Diese können in Rohr- und Rohrausführung oder in Plattenausführung hergestellt werden. Der Zwischenflüssigkeits- oder Feststoffwärmetauscher nutzt die darin befindlichen Flüssigkeiten oder Feststoffe, um Wärme zu speichern und auf die andere Seite zu übertragen, um sie abzugeben. Dieses Verfahren wird häufig verwendet, um Gase zu kühlen und gleichzeitig Verunreinigungen zu entfernen.