प्लेट हीट एक्सचेंजर्स 1920 के दशक में उभरे और उन्हें खाद्य उद्योग में लागू किया गया। प्लेट ट्यूब से बना हीट एक्सचेंजर संरचना में कॉम्पैक्ट है और इसमें अच्छा गर्मी हस्तांतरण प्रभाव होता है, इसलिए यह धीरे -धीरे विभिन्न रूपों में विकसित हुआ है। 1930 के दशक की शुरुआत में, स्वीडन ने अपना पहला सर्पिल प्लेट हीट एक्सचेंजर बनाया। फिर, यूके ने विमान के इंजनों के गर्मी अपव्यय के लिए तांबे और उसके मिश्र धातु सामग्री से बने प्लेट फिन हीट एक्सचेंजर का निर्माण करने के लिए ब्रेज़िंग का उपयोग किया। 1930 के दशक के उत्तरार्ध में, स्वीडन ने पल्प मिल्स में उपयोग के लिए पहली प्लेट और शेल हीट एक्सचेंजर का उत्पादन किया। इस अवधि के दौरान, अत्यधिक संक्षारक मीडिया की गर्मी हस्तांतरण समस्या को हल करने के लिए, लोगों ने नई सामग्रियों से बने हीट एक्सचेंजर्स पर ध्यान देना शुरू कर दिया।
1960 के दशक के आसपास, अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी और अत्याधुनिक विज्ञान के तेजी से विकास के कारण, विभिन्न कुशल और कॉम्पैक्ट हीट एक्सचेंजर्स की तत्काल आवश्यकता थी। इसके अलावा, स्टैम्पिंग, ब्रेज़िंग और सीलिंग टेक्नोलॉजीज के विकास ने हीट एक्सचेंजर्स की निर्माण प्रक्रिया में सुधार किया, इस प्रकार कॉम्पैक्ट प्लेट हीट एक्सचेंजर्स के जोरदार विकास और व्यापक अनुप्रयोग को बढ़ावा दिया। इसके अलावा, 1960 के दशक के बाद से, उच्च तापमान और दबाव की स्थिति के तहत गर्मी हस्तांतरण और ऊर्जा संरक्षण की जरूरतों को पूरा करने के लिए ठेठ शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर्स को और विकसित किया गया है। मध्य -1970 s में, गर्मी हस्तांतरण को बढ़ाने के लिए, हीट पाइप हीट एक्सचेंजर्स को शोध और गर्मी पाइपों को विकसित करने के आधार पर बनाया गया था।
हीट एक्सचेंजर्स को उनके हीट ट्रांसफर विधियों के आधार पर तीन प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: हाइब्रिड, हीट स्टोरेज और विभाजन प्रकार।
एक हाइब्रिड हीट एक्सचेंजर एक हीट एक्सचेंजर है जो ठंडे और गर्म तरल पदार्थों के सीधे संपर्क और मिश्रण के माध्यम से गर्मी का आदान -प्रदान करता है, जिसे संपर्क हीट एक्सचेंजर के रूप में भी जाना जाता है। दो तरल पदार्थों के बीच गर्मी विनिमय के बाद समय पर पृथक्करण की आवश्यकता के कारण, इस प्रकार का हीट एक्सचेंजर गैस और तरल तरल पदार्थों के बीच गर्मी विनिमय के लिए उपयुक्त है। उदाहरण के लिए, रासायनिक पौधों और बिजली संयंत्रों में उपयोग किए जाने वाले शीतलन टावरों में, गर्म पानी को ऊपर से नीचे तक छिड़का जाता है, जबकि ठंडी हवा को नीचे से ऊपर तक चूसा जाता है। पानी की फिल्म या बूंदों और पानी की बूंदों की सतह पर भरने की सामग्री, गर्म पानी और ठंडी हवा एक -दूसरे के संपर्क में आ जाती है। गर्म पानी को ठंडा किया जाता है और ठंडी हवा को गर्म किया जाता है, और फिर समय पर अलगाव दो तरल पदार्थों के बीच घनत्व अंतर से प्राप्त होता है।
पुनर्योजी हीट एक्सचेंजर एक हीट एक्सचेंजर है जो हीट स्टोरेज चैम्बर में गर्मी स्टोरेज चैम्बर में गर्मी भंडारण चैम्बर की सतह के माध्यम से ठंड और गर्म तरल पदार्थों के वैकल्पिक प्रवाह का उपयोग करता है, जैसे कि कोक ओवन के नीचे हीट स्टोरेज चैम्बर को गर्मी के लिए हवा के लिए। इस प्रकार के हीट एक्सचेंजर का उपयोग मुख्य रूप से उच्च तापमान निकास गैस की गर्मी को ठीक करने और उपयोग करने के लिए किया जाता है। शीतलन क्षमता को पुनर्प्राप्त करने के उद्देश्य से डिज़ाइन किए गए समान उपकरण को कोल्ड स्टोरेज डिवाइस कहा जाता है, जिसका उपयोग आमतौर पर वायु पृथक्करण इकाइयों में किया जाता है।
एक दीवार प्रकार का हीट एक्सचेंजर एक प्रकार का हीट एक्सचेंजर होता है जिसमें ठंड और गर्म तरल पदार्थ ठोस दीवारों से अलग होते हैं और दीवारों के माध्यम से गर्मी का आदान -प्रदान किया जाता है। इसलिए, इसे सरफेस हीट एक्सचेंजर के रूप में भी जाना जाता है, और इस प्रकार के हीट एक्सचेंजर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
इंटर वॉल हीट एक्सचेंजर्स को हीट ट्रांसफर सतह की संरचना के आधार पर ट्यूब प्रकार, प्लेट प्रकार और अन्य प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है। ट्यूब हीट एक्सचेंजर्स गर्मी हस्तांतरण की सतह के रूप में ट्यूबों की सतह का उपयोग करते हैं, जिसमें सर्पेंटाइन हीट एक्सचेंजर्स, जैकेटेड हीट एक्सचेंजर्स और शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर्स शामिल हैं; प्लेट की सतह हीट एक्सचेंजर्स प्लेट की सतह का उपयोग गर्मी हस्तांतरण की सतह के रूप में करते हैं, जिसमें प्लेट हीट एक्सचेंजर्स, सर्पिल प्लेट हीट एक्सचेंजर्स, प्लेट फिन हीट एक्सचेंजर्स, प्लेट शेल हीट एक्सचेंजर्स और छाता प्लेट हीट एक्सचेंजर्स शामिल हैं; अन्य प्रकार के हीट एक्सचेंजर्स को कुछ विशेष आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जैसे कि स्क्रैपेड सरफेस हीट एक्सचेंजर्स, रोटरी डिस्क हीट एक्सचेंजर्स और एयर कूलर।
एक हीट एक्सचेंजर में द्रव की सापेक्ष प्रवाह दिशा में आम तौर पर दो प्रकार शामिल होते हैं: सह वर्तमान और काउंटर करंट। जब नीचे की ओर बहते हैं, तो इनलेट पर दो तरल पदार्थों के बीच तापमान का अंतर सबसे बड़ा होता है और धीरे -धीरे गर्मी हस्तांतरण की सतह के साथ कम हो जाता है, आउटलेट पर न्यूनतम तापमान अंतर तक पहुंच जाता है। रिवर्स में बहने पर, गर्मी हस्तांतरण की सतह के साथ दो तरल पदार्थों के बीच तापमान अंतर वितरण अपेक्षाकृत समान होता है। ठंड और गर्म तरल पदार्थों के निरंतर इनलेट और आउटलेट तापमान की स्थिति के तहत, जब दोनों तरल पदार्थों में कोई चरण परिवर्तन नहीं होता है, तो अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम के बीच औसत तापमान अंतर अधिकतम और न्यूनतम होता है।
एक ही गर्मी हस्तांतरण की स्थिति के तहत, काउंटरफ्लो का उपयोग करके औसत तापमान अंतर बढ़ सकता है और हीट एक्सचेंजर के हीट ट्रांसफर क्षेत्र को कम कर सकता है; यदि गर्मी हस्तांतरण क्षेत्र अपरिवर्तित रहता है, तो काउंटरफ्लो का उपयोग करके हीटिंग या शीतलन द्रव की खपत को कम किया जा सकता है। पूर्व उपकरण लागतों को बचा सकता है, जबकि उत्तरार्द्ध परिचालन लागत को बचा सकता है, इसलिए काउंटर करंट हीट एक्सचेंज को डिजाइन या उत्पादन के उपयोग में यथासंभव अपनाया जाना चाहिए।
जब ठंड और गर्म तरल पदार्थों में या तो या दोनों में एक चरण परिवर्तन (उबलते या संक्षेपण) होता है, तो चरण परिवर्तन के दौरान वाष्पीकरण के अव्यक्त गर्मी के रिलीज या अवशोषण के कारण द्रव का तापमान अपरिवर्तित रहता है। इसलिए, द्रव के इनलेट और आउटलेट तापमान समान हैं, और दो तरल पदार्थों के बीच तापमान का अंतर द्रव की प्रवाह दिशा से स्वतंत्र है। दो प्रकार के बाहरी प्रवाह के अलावा, अर्थात् आगे का प्रवाह और रिवर्स फ्लो, क्रॉस फ्लो और डिफ्लेक्शन जैसे दिशा -निर्देश भी हैं।
गर्मी हस्तांतरण के दौरान इंटर वॉल हीट एक्सचेंजर में थर्मल प्रतिरोध को कम करना हीट ट्रांसफर गुणांक में सुधार करने के लिए एक महत्वपूर्ण मुद्दा है। थर्मल प्रतिरोध मुख्य रूप से द्रव की पतली परत (जिसे सीमा परत कहा जाता है) से आता है, जो विभाजन की दीवार के दोनों किनारों पर गर्मी हस्तांतरण की सतह का पालन करता है, और हीट एक्सचेंजर के उपयोग के दौरान दीवार के दोनों किनारों पर गठित फाउलिंग परत। धातु की दीवार का थर्मल प्रतिरोध अपेक्षाकृत छोटा है।
प्रवाह वेग और द्रव की गड़बड़ी बढ़ाने से सीमा परत पतली हो सकती है, थर्मल प्रतिरोध को कम कर सकते हैं, और गर्मी हस्तांतरण गुणांक में सुधार कर सकते हैं। हालांकि, द्रव प्रवाह दर में वृद्धि से ऊर्जा की खपत बढ़ेगी, इसलिए डिजाइन के दौरान थर्मल प्रतिरोध और ऊर्जा की खपत को कम करने के बीच एक उचित समन्वय किया जाना चाहिए। गंदगी के थर्मल प्रतिरोध को कम करने के लिए, गंदगी के गठन को धीमा करने और नियमित रूप से गर्मी हस्तांतरण की सतह को साफ करने के प्रयास किए जा सकते हैं।
आम तौर पर, हीट एक्सचेंजर्स धातु सामग्री से बने होते हैं, जिनमें से कार्बन स्टील और कम-मिश्र धातु स्टील का उपयोग ज्यादातर मध्यम और कम दबाव वाले हीट एक्सचेंजर्स के निर्माण के लिए किया जाता है; मुख्य रूप से विभिन्न संक्षारण प्रतिरोध स्थितियों के लिए उपयोग किए जाने के अलावा, ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील को उच्च और निम्न तापमान के लिए प्रतिरोधी सामग्री के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है; कॉपर, एल्यूमीनियम और उनके मिश्र धातुओं का उपयोग आमतौर पर कम तापमान वाले हीट एक्सचेंजर्स के निर्माण में किया जाता है; निकेल मिश्र धातुओं का उपयोग उच्च तापमान की स्थिति में किया जाता है; गैसकेट भागों बनाने के अलावा, कुछ गैर-धातु सामग्री का उपयोग संक्षारण प्रतिरोधी हीट एक्सचेंजर्स बनाने के लिए किया गया है, जैसे कि ग्रेफाइट हीट एक्सचेंजर्स, फ्लोरोप्लास्टिक हीट एक्सचेंजर्स और ग्लास हीट एक्सचेंजर्स।