હીટ એક્સ્ચેન્જરના કામના સિદ્ધાંતોની વિગતવાર સમજૂતી (આકૃતિઓ સાથે)

હીટ એક્સ્ચેન્જરનો મૂળભૂત સિદ્ધાંત એ છે કે ઉષ્મા વહન અને સંવહનનો ઉપયોગ કરીને બે વચ્ચેના સીધા સંપર્ક વિના-ઉચ્ચ-તાપમાન પ્રવાહીમાંથી નીચા-તાપમાન પ્રવાહીમાં-ઉષ્માનું પરિવહન કરવું.
 ઉચ્ચ-તાપમાન પ્રવાહી ગરમી છોડે છે, જે હીટ એક્સચેન્જ દિવાલ દ્વારા ટ્રાન્સફર થાય છે.
 ગરમી ધાતુની દિવાલ (અથવા હીટ એક્સચેન્જ માધ્યમ) દ્વારા હાથ ધરવામાં આવે છે.
 નીચા-તાપમાનનું પ્રવાહી ગરમીને શોષી લે છે, પરિણામે તાપમાનમાં વધારો અથવા ઘટાડો થાય છે.
 સમગ્ર પ્રક્રિયા થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમનું પાલન કરે છે, જેમાં ગરમી સ્વયંભૂ રીતે ઊંચા તાપમાનેથી નીચા તાપમાને વહે છે.

પ્રવાહી પ્રવાહની દિશાના આધારે, હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ માટે ત્રણ પ્રાથમિક પ્રવાહ પેટર્ન છે:
 કો-વર્તમાન પ્રવાહ (સમાંતર પ્રવાહ): બે પ્રવાહી એક જ દિશામાં વહે છે, અને તાપમાનનો તફાવત ધીમે ધીમે ઘટતો જાય છે.
 કાઉન્ટર-વર્તમાન પ્રવાહ (કાઉન્ટર-પ્રવાહ): બે પ્રવાહી વિપરીત દિશામાં વહે છે, જે સર્વોચ્ચ હીટ ટ્રાન્સફર કાર્યક્ષમતા પ્રદાન કરે છે.
 ક્રોસ-પ્રવાહ: બે પ્રવાહી એકબીજાને કાટખૂણે વહે છે; આ રૂપરેખાંકન કોમ્પેક્ટ અને વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.
 આ પૈકી, કાઉન્ટર-વર્તમાન ગોઠવણનો ઉપયોગ ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશન્સમાં વારંવાર થાય છે જ્યાં ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા જરૂરી છે.

હીટ ટ્રાન્સફર પ્રક્રિયાઓ સામાન્ય રીતે હીટ ટ્રાન્સફરના મૂળભૂત સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને વર્ણવી શકાય છે.

મૂળભૂત હીટ ટ્રાન્સફર સમીકરણ:
Q=U × A × ΔTlm

ક્યાં:

પ્ર: હીટ ટ્રાન્સફર રેટ (W)
U: એકંદરે હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંક (W/m²·K)
A: હીટ ટ્રાન્સફર એરિયા (m²)
ΔTlm: લઘુગણક સરેરાશ તાપમાન તફાવત
સમીકરણ નોંધો:
U અથવા A વધારવું એ હીટ ટ્રાન્સફર ક્ષમતાને નોંધપાત્ર રીતે વધારી શકે છે.
તાપમાનમાં મોટો તફાવત ગરમીના સ્થાનાંતરણ માટે મજબૂત પ્રેરક બળમાં પરિણમે છે.