Теплообменник — устройство теплопередачи между несколькими теплоносителями или между теплоносителем и поверхностью. Передача тепла — важнейший процесс в теплотехнике. Теплообменники имеют различную конструкцию, которая определяет их принцип действия. Существуют теплообменники-рекуператоры, регенераторы, смесители. Теплообменники-рекуператоры имеют два подвижных теплоносителя, температура которых различна, их разделяет твердая стенка. Процесс теплообмена между ними — это конвективный теплообмен. Подогреватели и парогенераторы — это рекуперативные теплообменники. Рекуператоры бывают змеевиковые, трубчатые, кожухотрубные, пластинчатые. Регенеративные теплообменники — это поверхность нагрева, которую попеременно омывает то холодный, то горячий теплоноситель.
Когда происходит контакт поверхности с холодным теплоносителем, то она охлаждается, отдавая тепло, когда осуществляется контакт с горячим теплоносителем, то она нагревается, отбирая тепло. Как правило, такие регенераторы используются в качестве воздухонагревателей доменной печи. Оба вида теплообменников — и рекуператор, и регенератор — поверхностные, так как передача тепла в них идет на поверхности твердого тела. Смесительные теплообменники работают на основе прямого соприкосновения теплоносителей. Существуют также теплообменники, имеющие внутренний источник тепла. В них работает один теплоноситель. В основном это ядерные реакторы, различные электронагреватели. Для правильного выбора теплоносителя осуществляют его тепловой расчет, учитывающий теплопередачу и тепловой баланс. Поверхность теплообмена определяется специальными проектными расчетами. Количество переданной теплоты при заданной поверхности теплообмена и температура теплоносителей определяются поверочными расчетами. Такие тенлообменные устройства широко используются в теплотехнике.