Οι εναλλάκτες θερμότητας πλάκας εμφανίστηκαν στη δεκαετία του 1920 και εφαρμόστηκαν στη βιομηχανία τροφίμων. Ο εναλλάκτης θερμότητας που κατασκευάζεται από σωλήνα πλάκας είναι συμπαγής στη δομή και έχει καλό αποτέλεσμα μεταφοράς θερμότητας, έτσι έχει σταδιακά εξελιχθεί σε διάφορες μορφές. Στις αρχές της δεκαετίας του 1930, η Σουηδία έκανε τον πρώτο εναλλάκτη θερμότητας σπειροειδούς πλάκας. Στη συνέχεια, το Ηνωμένο Βασίλειο χρησιμοποίησε τη συγκόλληση για να κατασκευάσει έναν εναλλάκτη θερμότητας πτερυγίων πλάκας από χαλκό και τα κράματα του για τη διάχυση θερμότητας των κινητήρων αεροσκαφών. Στα τέλη της δεκαετίας του 1930, η Σουηδία παρήγαγε τον πρώτο εναλλάκτη θερμότητας και κελύφους για χρήση σε μύλους πολτού. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, προκειμένου να λυθεί το πρόβλημα μεταφοράς θερμότητας των πολύ διαβρωτικών μέσων, οι άνθρωποι άρχισαν να δίνουν προσοχή στους εναλλάκτες θερμότητας από νέα υλικά.
Γύρω από τη δεκαετία του 1960, λόγω της ταχείας ανάπτυξης της τεχνολογίας του διαστημικού και της επιστήμης της αιχμής, υπήρξε επείγουσα ανάγκη για διάφορους αποδοτικούς και συμπαγείς εναλλάκτες θερμότητας. Επιπλέον, η ανάπτυξη τεχνολογιών σφράγισης, συγκόλλησης και σφράγισης βελτίωσε περαιτέρω τη διαδικασία κατασκευής των εναλλάκτη θερμότητας, προωθώντας έτσι την έντονη ανάπτυξη και την ευρεία εφαρμογή των συντελεστών εναλλάκτη θερμότητας. Επιπλέον, από τη δεκαετία του 1960, οι τυπικοί εναλλάκτες θερμότητας κελύφους και σωλήνων έχουν αναπτυχθεί περαιτέρω για να καλύψουν τις ανάγκες της μεταφοράς θερμότητας και της διατήρησης ενέργειας υπό συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης. Στα μέσα -1970 s, προκειμένου να ενισχυθεί η μεταφορά θερμότητας, δημιουργήθηκαν εναλλάκτες θερμότητας θερμότητας με βάση την έρευνα και την ανάπτυξη σωλήνων θερμότητας.
Οι εναλλάκτες θερμότητας μπορούν να ταξινομηθούν σε τρεις τύπους με βάση τις μεθόδους μεταφοράς θερμότητας: υβριδική, αποθήκευση θερμότητας και τύπου διαμερίσματος.
Ένας υβριδικός εναλλάκτης θερμότητας είναι ένας εναλλάκτης θερμότητας που ανταλλάσσει θερμότητα μέσω άμεσης επαφής και ανάμειξης ψυχρών και καυτών υγρών, επίσης γνωστός ως εναλλάκτης θερμότητας επαφής. Λόγω της ανάγκης για έγκαιρο διαχωρισμό μετά την ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ δύο υγρών, αυτός ο τύπος εναλλάκτη θερμότητας είναι κατάλληλος για ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ αερίου και υγρών. Για παράδειγμα, στους πύργους ψύξης που χρησιμοποιούνται σε χημικά φυτά και σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, το ζεστό νερό ψεκάζεται από πάνω προς τα κάτω, ενώ ο κρύος αέρας απορροφάται από κάτω προς τα πάνω. Στην επιφάνεια του μεμβράματος ή σταγονίδια νερού και σταγονίδια νερού του υλικού πλήρωσης, το ζεστό νερό και ο κρύος αέρας έρχονται σε επαφή μεταξύ τους για ανταλλαγή θερμότητας. Το ζεστό νερό ψύχεται και ο κρύος αέρας θερμαίνεται και στη συνέχεια επιτυγχάνεται ο έγκαιρος διαχωρισμός από τη διαφορά πυκνότητας μεταξύ των δύο ίδιων υγρών.
Ο αναγεννητικός εναλλάκτης θερμότητας είναι ένας εναλλάκτης θερμότητας που χρησιμοποιεί εναλλασσόμενη ροή κρύου και καυτού υγρού μέσω της επιφάνειας του σώματος αποθήκευσης θερμότητας (συσκευασία) στο θάλαμο αποθήκευσης θερμότητας για την ανταλλαγή θερμότητας, όπως ο θάλαμος αποθήκευσης θερμότητας κάτω από το φούρνο οπτάνθρακα για προθέρμανση αέρα. Αυτός ο τύπος εναλλάκτη θερμότητας χρησιμοποιείται κυρίως για την ανάκτηση και τη χρήση της θερμότητας καυσαερίων υψηλής θερμοκρασίας. Παρόμοιος εξοπλισμός που έχει σχεδιαστεί για την ανάκτηση της χωρητικότητας ψύξης ονομάζεται συσκευή ψυχρής αποθήκευσης, η οποία χρησιμοποιείται συνήθως στις μονάδες διαχωρισμού αέρα.
Ένας εναλλάκτης θερμότητας τύπου τοίχου είναι ένας τύπος εναλλάκτη θερμότητας στον οποίο τα κρύα και τα καυτά υγρά διαχωρίζονται από συμπαγείς τοίχους και η θερμότητα ανταλλάσσεται μέσω των τοίχων. Ως εκ τούτου, είναι επίσης γνωστός ως εναλλάκτης θερμότητας επιφάνειας, και αυτός ο τύπος εναλλάκτη θερμότητας χρησιμοποιείται ευρέως.
Οι εναλλάκτες θερμότητας μεταξύ τοίχων μπορούν να ταξινομηθούν σε τύπο σωλήνα, τύπο πλάκας και άλλους τύπους με βάση τη δομή της επιφάνειας μεταφοράς θερμότητας. Οι εναλλάκτες θερμότητας των σωλήνων χρησιμοποιούν την επιφάνεια των σωλήνων ως επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας, συμπεριλαμβανομένων των εναλλάκτη θερμότητας σερπεντίνης, των εναλλάκτη θερμότητας με σακάκι και των εναλλάκτη θερμότητας κελύφους και σωλήνων. Οι εναλλάκτες θερμότητας επιφάνειας της πλάκας χρησιμοποιούν την επιφάνεια της πλάκας ως επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας, συμπεριλαμβανομένων των εναλλάκτη θερμότητας πλάκας, των εναλλάκτη θερμότητας σπειροειδούς πλάκας, των εναλλάκτη θερμότητας πτερυγίων πλάκας, των εναλλάκτη θερμότητας κελύφους πλάκας και των εναλλάκτη θερμότητας ομπρέλας. Άλλοι τύποι εναλλάκτη θερμότητας έχουν σχεδιαστεί για να ανταποκρίνονται σε ορισμένες ειδικές απαιτήσεις, όπως εναλλάκτες θερμότητας επιφανείας, εναλλάκτες θερμότητας περιστροφικού δίσκου και ψύκτες αέρα.
Η σχετική κατεύθυνση ροής του υγρού σε έναν εναλλάκτη θερμότητας περιλαμβάνει γενικά δύο τύπους: ρεύμα CO και αντίθετο ρεύμα. Όταν ρέει κατάντη, η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των δύο υγρών στην είσοδο είναι η μεγαλύτερη και σταδιακά μειώνεται κατά μήκος της επιφάνειας μεταφοράς θερμότητας, φτάνοντας στη ελάχιστη διαφορά θερμοκρασίας στην έξοδο. Όταν ρέει αντίστροφα, η κατανομή διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ των δύο υγρών κατά μήκος της επιφάνειας μεταφοράς θερμότητας είναι σχετικά ομοιόμορφη. Κάτω από την κατάσταση των θερμοκρασιών σταθερής εισόδου και εξόδου από κρύα και ζεστά υγρά, όταν δεν υπάρχει αλλαγή φάσης και στα δύο υγρά, η μέση διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του ανάντη και της κατάντη είναι το μέγιστο και το ελάχιστο.
Κάτω από τις ίδιες συνθήκες μεταφοράς θερμότητας, η χρήση αντίθετης ροής μπορεί να αυξήσει τη μέση διαφορά θερμοκρασίας και να μειώσει την περιοχή μεταφοράς θερμότητας του εναλλάκτη θερμότητας. Εάν η περιοχή μεταφοράς θερμότητας παραμένει αμετάβλητη, η χρήση αντίθεσης μπορεί να μειώσει την κατανάλωση υγρού θέρμανσης ή ψύξης. Οι πρώτοι μπορούν να εξοικονομήσουν έξοδα εξοπλισμού, ενώ το τελευταίο μπορεί να εξοικονομήσει λειτουργικό κόστος, επομένως πρέπει να υιοθετηθεί η τρέχουσα ανταλλαγή θερμότητας όσο το δυνατόν περισσότερο στη χρήση σχεδιασμού ή παραγωγής.
Όταν υπάρχει αλλαγή φάσης (βρασμός ή συμπύκνωση) σε μία ή και στα δύο κρύα και καυτά υγρά, η θερμοκρασία του ίδιου του υγρού παραμένει αμετάβλητη λόγω της απελευθέρωσης ή της απορρόφησης λανθάνουσας θερμότητας εξάτμισης κατά τη διάρκεια της αλλαγής φάσης. Επομένως, οι θερμοκρασίες εισόδου και εξόδου του υγρού είναι ίσες και η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των δύο υγρών είναι ανεξάρτητη από την κατεύθυνση ροής του υγρού. Εκτός από τους δύο τύπους εξωτερικής ροής, δηλαδή τη ροή προς τα εμπρός και την αντίστροφη ροή, υπάρχουν επίσης κατευθύνσεις όπως η διασταυρούμενη ροή και η εκτροπή.
Η μείωση της θερμικής αντίστασης στον εναλλάκτη θερμότητας μεταξύ των τοιχωμάτων κατά τη μεταφορά θερμότητας αποτελεί σημαντικό ζήτημα για τη βελτίωση του συντελεστή μεταφοράς θερμότητας. Η θερμική αντίσταση προέρχεται κυρίως από το λεπτό στρώμα του υγρού (που ονομάζεται οριακό στρώμα) που προσκολλάται στην επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας και στις δύο πλευρές του τοιχώματος διαμερίσματος και το στρώμα ρύπανσης που σχηματίστηκε και στις δύο πλευρές του τοίχου κατά τη χρήση του εναλλάκτη θερμότητας. Η θερμική αντίσταση του μεταλλικού τοιχώματος είναι σχετικά μικρή.
Η αύξηση της ταχύτητας ροής και της διαταραχής του υγρού μπορεί να λεπτίσει το οριακό στρώμα, να μειώσει τη θερμική αντίσταση και να βελτιώσει τον συντελεστή μεταφοράς θερμότητας. Ωστόσο, η αύξηση του ρυθμού ροής υγρού θα αυξήσει την κατανάλωση ενέργειας, επομένως θα πρέπει να γίνει λογικός συντονισμός μεταξύ της μείωσης της θερμικής αντίστασης και της κατανάλωσης ενέργειας κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού. Για να μειωθεί η θερμική αντίσταση της βρωμιάς, μπορούν να καταβληθούν προσπάθειες για την επιβράδυνση του σχηματισμού βρωμιάς και τον τακτικά καθαρισμό της επιφάνειας μεταφοράς θερμότητας.
Γενικά, οι εναλλάκτες θερμότητας είναι κατασκευασμένοι από μεταλλικά υλικά, μεταξύ των οποίων ο χάλυβα ανθρακούχου και ο χάλυβας χαμηλού κράματος χρησιμοποιούνται ως επί το πλείστον για την κατασκευή μεσαίων και χαμηλής πίεσης εναλλάκτες θερμότητας. Εκτός από τη χρήση κυρίως για διαφορετικές συνθήκες αντίστασης στη διάβρωση, ο ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβα μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως ανθεκτικό σε υλικό σε υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες. Ο χαλκός, το αλουμίνιο και τα κράματά τους χρησιμοποιούνται συνήθως στην κατασκευή εναλλάκτη θερμότητας χαμηλής θερμοκρασίας. Τα κράματα νικελίου χρησιμοποιούνται υπό συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας. Εκτός από την παρασκευή εξαρτημάτων φλάντζας, χρησιμοποιήθηκαν ορισμένα μη μεταλλικά υλικά για την κατασκευή εναλλάκτη θερμότητας ανθεκτικών στη διάβρωση, όπως εναλλάκτες θερμότητας γραφίτη, φθοροοπλαστικούς εναλλάκτες θερμότητας και εναλλάκτες θερμότητας από γυαλί.