Un intercambiador de calor es un dispositivo especializado que ayuda en la transferencia de calor de un fluido a otro. En algunos casos, una pared sólida puede separar los fluidos y evitar que se mezclen. En otros diseños, los fluidos pueden estar en contacto directo entre sí. En los intercambiadores de calor más eficientes, el área de la superficie de la pared entre los fluidos se maximiza al mismo tiempo que se minimiza la resistencia al flujo del fluido. A veces se utilizan aletas o corrugaciones con la pared para aumentar la superficie e inducir turbulencias.
Los aparatos comunes que contienen un intercambiador de calor incluyen acondicionadores de aire, refrigeradores y calentadores de ambiente. Estos dispositivos también se utilizan en el procesamiento químico y la producción de energía. Quizás el intercambiador de calor más conocido es el radiador de un automóvil, que enfría el fluido caliente del radiador aprovechando el flujo de aire sobre la superficie del radiador.
Hay tres arreglos de flujo primario con intercambiadores de calor: contraflujo, flujo paralelo y flujo cruzado. En el intercambiador de contraflujo, los fluidos ingresan al intercambiador desde lados opuestos. Este es el diseño más eficiente porque transfiere la mayor cantidad de calor. En la versión de flujo paralelo, los fluidos entran por el mismo extremo y se mueven paralelos entre sí a medida que fluyen hacia el otro lado. El intercambiador de calor de flujo cruzado mueve los fluidos de forma perpendicular.
También hay cuatro diseños diferentes de intercambiadores de calor: carcasa y tubo, placa, regenerativo e intermedio fluido o sólido. El tipo más típico es el diseño de carcasa y tubo. Tiene varios tubos con aletas. Uno de los fluidos pasa por los tubos mientras que el otro fluye sobre ellos, provocando que se caliente o enfríe. En el intercambiador de calor de placas, el fluido fluye a través de deflectores. Esto hace que los fluidos se separen mediante placas con una gran superficie. Este tipo de intercambiador suele ser más eficiente que el diseño de carcasa y tubo.
El intercambiador de calor regenerativo aprovecha el calor de un proceso específico para calentar el fluido utilizado en el mismo proceso. Estos se pueden hacer con el diseño de carcasa y tubo o el diseño de placa. El intercambiador de calor de fluido o sólido intermedio utiliza los fluidos o sólidos que contiene para retener el calor y moverlo hacia el otro lado para que se libere. Este método se usa comúnmente para enfriar gases mientras se eliminan las impurezas al mismo tiempo.