Plokštės šilumokaičiai atsirado 1920 m. Ir buvo naudojami maisto pramonėje. Šilumokaitis, pagamintas iš plokštelių vamzdelio, yra kompaktiško struktūros ir turi gerą šilumos perdavimo efektą, todėl jis pamažu išsivystė į įvairias formas. Dešimtojo dešimtmečio pradžioje Švedija padarė savo pirmąją spiralinę plokštelę šilumokaitį. Tada JK naudojo litavimą, kad pagamintų plokštelės pelekų šilumokaitį, pagamintą iš vario, ir jo lydinio medžiagos, skirtos šilumos orlaivių varikliams išsklaidyti. 1930 -ųjų pabaigoje Švedija pagamino pirmąją plokštelę ir apvalkalo šilumokaitį, skirtą naudoti minkštimo gamyklose. Šiuo laikotarpiu, norėdami išspręsti labai korozinės terpės šilumos perdavimo problemą, žmonės pradėjo atkreipti dėmesį į šilumokaičius, pagamintus iš naujų medžiagų.
Maždaug septintajame dešimtmetyje dėl greito kosminių technologijų ir pažangiausių mokslų plėtros reikėjo skubiai reikalingų įvairių efektyvių ir kompaktiškų šilumokaičių. Be to, kuriant štampavimo, litavimo ir sandarinimo technologijas, dar labiau pagerino šilumokaičių gamybos procesą, taip skatinant energingą kompaktiškų plokštelių šilumokaičių vystymąsi ir plačiai pritaikyti. Be to, nuo septintojo dešimtmečio tipiniai apvalkalo ir vamzdžių šilumokaičiai buvo toliau sukurti siekiant patenkinti šilumos perdavimo ir energijos taupymo poreikius aukštos temperatūros ir slėgio sąlygomis. Viduryje -1970, siekiant sustiprinti šilumos perdavimą, buvo sukurti šilumos vamzdžių šilumokaičiai, remiantis šilumos vamzdžių tyrimais ir plėtojimu.
Šilumos mainai gali būti suskirstyti į tris tipus, atsižvelgiant į jų šilumos perdavimo metodus: hibridą, šilumos kaupimą ir pertvaros tipą.
Hibridinis šilumokaitis yra šilumokaitis, kuris keičiasi šiluma tiesiogiai kontaktuojant ir maišant šaltus ir karštus skysčius, dar žinomus kaip kontaktinis šilumokaitis. Dėl to, kad reikia laiku atsiskirti po šilumos mainų tarp dviejų skysčių, tokio tipo šilumokaitis yra tinkamas šilumos mainams tarp dujų ir skysčių skysčių. Pavyzdžiui, aušinimo bokštuose, naudojamuose chemijose ir elektrinėse, karštas vanduo purškiamas iš viršaus į apačią, o šaltas oras įsiurbiamas iš apačios į viršų. Vandens plėvelės paviršiuje arba lašelių lašeliuose ir užpildymo medžiagos lašeliuose, karšto vandens ir šalto oro vandens lašeliuose, norint šilumos mainų, liečiasi vienas su kitu. Karštas vanduo aušinamas, o šaltas oras kaitinamas, o tada atsiskyrimas laiku pasiekiamas pagal pačių dviejų skysčių tankio skirtumą.
Regeneracinis šilumokaitis yra šilumokaitis, kuris naudoja kintamą šaltų ir karštų skysčių srautą per šilumos laikymo korpuso paviršių (pakavimas) šilumos keitimo kameroje, pavyzdžiui, šilumos kaupimo kameroje, esančioje žemiau kokso krosnies, kad būtų pašildytas oras. Šio tipo šilumokaitis daugiausia naudojamas atkurti ir naudoti aukštos temperatūros išmetamųjų dujų šilumą. Panaši įranga, skirta atkurti aušinimo talpą, vadinama šaldytuvu, kuris dažniausiai naudojamas oro atskyrimo blokuose.
Sienų tipo šilumokaitis yra šilumokaičio tipas, kurio metu šalti ir karšti skysčiai yra atskirti kietomis sienomis, o per sienas keičiamasi šiluma. Todėl jis taip pat žinomas kaip paviršinis šilumokaitis, ir tokio tipo šilumokaitis yra plačiai naudojamas.
Tarp sienų šilumokaičių galima suskirstyti į vamzdžių tipą, plokštelės tipą ir kitus tipus, atsižvelgiant į šilumos perdavimo paviršiaus struktūrą. Vamzdžių šilumokaičiai naudoja vamzdžių paviršių kaip šilumos perdavimo paviršių, įskaitant serpentino šilumokaičius, apvalkalus šilumokaičiai ir apvalkalo bei vamzdžių šilumokaičiai; Plokštės paviršiaus šilumokaičiai naudoja plokštelės paviršių kaip šilumos perdavimo paviršius, įskaitant plokštelės šilumokaičius, spiralinius plokštelės šilumokaičius, plokšteles pelekų šilumokaičius, plokščių apvalkalo šilumokaičius ir skėčių šilumokaičius; Kiti šilumokaičiai yra skirti atitikti tam tikrus specialius reikalavimus, tokius kaip subraižyti paviršiaus šilumokaičiai, sukamieji disko šilumokaičiai ir oro aušintuvai.
Santykinė skysčio srauto kryptis šilumokaityje paprastai apima du tipus: CO srovę ir priešpriešinę srovę. Kai teka pasroviui, temperatūros skirtumas tarp dviejų skysčių, esančių įleidimo angoje, yra didžiausias ir palaipsniui mažėja išilgai šilumos perdavimo paviršiaus ir pasiekia minimalų temperatūros skirtumą išleidimo angoje. Kai teka atvirkščiai, temperatūros skirtumo pasiskirstymas tarp dviejų skysčių išilgai šilumos perdavimo paviršiaus yra gana vienodas. Esant pastovios šaltų ir karštų skysčių įleidimo ir išleidimo temperatūros sąlygoms, kai abiejų skysčių fazės pokyčiai nekinta, vidutinis temperatūros skirtumas tarp aukštupio ir pasroviui yra maksimalus ir minimalus.
Tomis pačiomis šilumos perdavimo sąlygomis, naudojant priešpriešą, gali padidėti vidutinis temperatūros skirtumas ir sumažinti šilumokaičio šilumos perdavimo plotą; Jei šilumos perdavimo plotas nesikeičia, naudojant priešpriešinę srautą, gali sumažėti šildymo ar aušinimo skysčio sunaudojimas. Pirmasis gali sutaupyti įrangos išlaidas, o antrasis gali sutaupyti veiklos išlaidų, todėl prieštaringą šilumos biržą reikia kuo labiau pritaikyti projektavimo ar gamybos metu.
Kai yra fazių pokytis (virimo ar kondensacija) tiek šaltuose, tiek karštuose skysčiuose, pats skysčio temperatūra nesikeičia dėl latentinės garinimo šilumos išsiskyrimo ar absorbcijos fazės pokyčio metu. Todėl skysčio įleidimo ir išleidimo temperatūros yra lygi, o temperatūros skirtumas tarp dviejų skysčių nepriklauso nuo skysčio srauto krypčių. Be dviejų tipų išorinio srauto, būtent priekinio srauto ir atvirkštinio srauto, taip pat yra tokių krypčių kaip kryžminis srautas ir įlinkis.
Šilumos atsparumo mažinimas tarp sienų šilumokaičio šilumos perdavimo metu yra svarbi problema, siekiant pagerinti šilumos perdavimo koeficientą. Šiluminis pasipriešinimas daugiausia yra iš plono skysčio sluoksnio (vadinamas ribiniu sluoksniu), priklijuotą prie šilumos perdavimo paviršiaus iš abiejų pertvaros sienos pusių, ir užteršimo sluoksnis, susidaręs abiejose sienos pusėse naudojant šilumokaitį. Metalinės sienos šiluminis atsparumas yra palyginti mažas.
Padidinus skysčio srauto greitį ir sutrikimą, galima nutiesti ribinį sluoksnį, sumažinti šiluminį pasipriešinimą ir pagerinti šilumos perdavimo koeficientą. Tačiau padidėjęs skysčių srautas padidins energijos suvartojimą, todėl reikia pagrįstai koordinuoti tarp šiluminio atsparumo ir energijos suvartojimo mažinimo projektavimo metu. Norint sumažinti nešvarumų šiluminį atsparumą, galima stengtis sulėtinti nešvarumų susidarymą ir reguliariai išvalyti šilumos perdavimo paviršių.
Paprastai šilumokaičiai yra gaminami iš metalinių medžiagų, tarp kurių anglies plienas ir žemo lygio lydiniai dažniausiai naudojami vidutiniams ir žemo slėgio šilumokaičiams gaminti; Be to, kad daugiausia naudojamas skirtingoms atsparumo korozijoms sąlygoms, austenitinis nerūdijantis plienas taip pat gali būti naudojamas kaip medžiaga, atspari aukštai ir žemai temperatūrai; Varis, aliuminis ir jų lydiniai dažniausiai naudojami gaminant žemos temperatūros šilumokaičius; Nikelio lydiniai naudojami aukštos temperatūros sąlygomis; Be tarpiklių dalių gaminimo, kai kurios nemetalinės medžiagos buvo naudojamos ir korozijai atspariems šilumokaičiams, tokiems kaip grafito šilumokaičiai, fluoroplastiniai šilumokaičiai ir stiklo šilumokaičiai, buvo naudojamos.