En värmeväxlare är en specialiserad enhet som hjälper till att överföra värme från en vätska till en annan. I vissa fall kan en solid vägg separera vätskorna och hindra dem från att blandas. I andra konstruktioner kan vätskorna vara i direkt kontakt med varandra. I de mest effektiva värmeväxlarna är ytarean på väggen mellan vätskorna maximerad samtidigt som vätskeflödesmotståndet minimeras. Fenor eller korrugeringar används ibland med väggen för att öka ytan och för att inducera turbulens.
Vanliga apparater som innehåller en värmeväxlare inkluderar luftkonditioneringsapparater, kylskåp och värmare. Dessa enheter används också vid kemisk bearbetning och kraftproduktion. Den kanske mest kända värmeväxlaren är en bilradiator, som kyler den heta kylarvätskan genom att dra fördel av luftflödet över kylarens yta.
Det finns tre primärflödesarrangemang med värmeväxlare: motflöde, parallellflöde och tvärflöde. I motströmsväxlaren kommer vätskorna in i värmeväxlaren från motsatta sidor. Detta är den mest effektiva designen eftersom den överför den största mängden värme. I parallellflödesversionen kommer vätskorna in från samma ände och rör sig parallellt med varandra när de strömmar till andra sidan. Korsflödesvärmeväxlaren förflyttar vätskorna på ett vinkelrätt sätt.
Det finns också fyra olika utformningar av värmeväxlare: skal och rör, plåt, regenerativ och mellanliggande vätska eller fast. Den mest typiska typen är skal- och rördesignen. Denna har flera flänsrör. En av vätskorna rinner genom rören medan den andra vätskan rinner över dem, vilket gör att den värms eller kyls. I plattvärmeväxlaren strömmar vätskan genom bafflar. Detta gör att vätskorna separeras av plattor med stor yta. Denna typ av växlare är vanligtvis mer effektiv än konstruktionen av skal och rör.
Den regenerativa värmeväxlaren drar fördel av värmen från en specifik process för att värma vätskan som används i samma process. Dessa kan göras med skal- och rördesignen eller plattdesignen. Den mellanliggande vätske- eller fasta värmeväxlaren använder vätskorna eller fasta ämnen i den för att hålla värme och flytta den till andra sidan för att frigöras. Denna metod används vanligtvis för att kyla gaser samtidigt som man tar bort föroreningar.