En värmeväxlare fungerar genom att låta värme från en vätska passera en annan, kallare, vätska utan att de blandas eller kommer i direkt kontakt.
Tänk dig till exempel ett rör med ett annat rör runt sig. Det inre röret kan tillåta en het vätska att passera genom det medan en kallare vätska samtidigt passerar genom det yttre röret. Detta skulle tillåta den kallare vätskan att sänka temperaturen på den varmare, eftersom den varmare vätskan samtidigt ökade värmen på den kallare. Naturligtvis är detta ett mycket grundläggande exempel på värmeväxling, och det finns ett antal andra faktorer att ta hänsyn till när man undersöker värmeväxlare:
1. Pass
Genom att böja rören, till exempel till en 'S'-form, kan du tillåta vätskorna att göra mer än ett 'pass' innan de lämnar värmeväxlaren. En enkelpassage är ett rakt rör, där vätskan kommer in i ena änden och ut i den andra änden av värmeväxlaren ganska snabbt. En dubbelpassage använder en U-form, så att vätskan kommer in i och lämnar värmeväxlaren i samma ände, vilket förlänger tiden som vätskorna passerar varandra i värmeväxlaren. En trippelpassering använder en "S"-formad formation som gör att vätskan kan färdas längs värmeväxlarens längd tre gånger innan den lämnas. Ju fler passager, desto större mängd värmeöverföring är tillgänglig – helt enkelt för att vätskorna är tillsammans i systemet längre – även om detta också kan leda till tryckfall och hastighetsförlust.
2. Temperaturkorsning
Temperaturövergång uppstår när värmen från den kallare vätskan börjar korsa över med temperaturen på den heta vätskan i värmeväxlaren. Till exempel kan olja som kommer in i en värmeväxlare vid 80⁰C tillsammans med vatten vid en temperatur på 30⁰C se deras temperaturer korsas om oljan minskar till 50⁰C när vattnet når 51⁰C. Vid denna tidpunkt har den kallare vätskan (vattnet) blivit varmare än oljan. Temperaturövergång kan avsevärt minska effektiviteten hos en värmeväxlare, särskilt vid kylning. Detta kan undvikas genom att öka kylvätskans flödeshastighet (se 'Flödeshastighet' nedan), så att det finns mer kylvätska i systemet. Där temperaturövergång är oundviklig är det den bästa lösningen att använda en plattvärmeväxlare (se 'Typer av värmeväxlare nedan).
3. Temperaturskillnad
Detta hänvisar till skillnaden i temperatur mellan kylvätskan och den heta vätskan, vilket är viktigt i en värmeväxlare, vilket visas med "temperaturkorsning" (ovan). Kylvätskan bör hållas vid en lägre temperatur än den heta vätskan, och ju kallare kylvätskan är, desto effektivare kommer den att ta värme ur den heta vätskan.
4. Flödeshastighet
Detta är mängden vätska som passerar genom ett tvärsnitt av ett rör under en viss tidsperiod. Det räknas ut som vätskevolymen per den tid vätskan har flödat - med en högre flödeshastighet som potentiellt ökar värmeväxlarens förmåga att överföra värme. Men mer vätska innebär också en större massa att transportera, samt ökande tryckförlust och hastighet.