مبدل‌های حرارتی را می توان از جنبه های مختلف دسته بندی کرد :

• بر اساس نوع و سطح تماس سیال سرد و گرم
• براساس جهت جریان سیال سرد و گرم
• بر اساس مکانیسم انتقال حرارت بین دو سیال سرد و گرم
• براساس ساختمان مکانیکی آن‌ها

براساس نوع و سطح تماس سیال سرد و گرم

• مبدل های حرارتی نوعRecuperative

     در این مبدل سیال سرد و گرم که به ترتیب از دمای پایین و بالا برخوردار هستند توسط یک سطح جامد ثابت از یکدیگر جدا شده اند و انتقال انرژی از طریق سطح مذکور صورت می گیرد . اکثر مبدل‌های موجود در صنعت از این دسته هستند .

• مبدل‌های حرارتی نوع Regenerative

     در این مبدل ، سطح جدا کننده سیال سرد یا گرم ثابت نبوده و به طور متناوب قسمت‌هایی از سطح مذکور در معرض حرکت سیال سرد یا گرم قرار می گیرند . این مبدل‌ها بیشتر در مقیاس های آزمایشگاهی و تحقیقاتی مورد استفاده قرار می گیرند .

• مبدل‌های حرارتی نوع تماس مستقیم

   در این نوع مبدل‌های حرارتی ، سیال سرد و گرم به طور مستقیم تماس حاصل نموده و تبادل انرژی یا حرارت انجام می گیرد . این مبدل‌ها معمولاً از راندمان حرارتی بالایی برخوردارند . نمونه ای از این مبدل‌ها ، برج های خنک کن ، کولرهای آبی و گرم‌کن های Open Feed Water Heater موجود در نیروگاه‌های بخار می باشند .

بر اساس جهت جریان سیال سرد و گرم

1. مبدل‌های حرارتی از نوع جریان همسو
2. مبدل‌های حرارتی از نوع جریان غیر همسو
3. مبدل‌های حرارتی از نوع جریان عمود بر هم

مبدل‌های حرارتی از نوع جریان همسو

     در این نوع مبدل‌ها جریان‌های سرد و گرم موازی یکدیگر و جهت جریان سیال گرم و سرد آن‌ها موافق یکدیگر می باشند . نکته ای که باید به آن توجه داشت این است که دمای سیال سرد خروجی از مبدل هیچ‌گاه به دمای سیال گرم خروجی نمی رسد . نزدیک شدن مقدار عددی دو ماده ی مذکور مستلزم به‌کارگیری سطح انتقال حرارت مؤثر بسیار بزرگ می باشد .

مبدل های حرارتی از نوع جریان غیرهمسو

     در شرایطی که جریان سیال سرد و گرم موازی یکدیگر و در خلاف هم باشد مبدل را جریان ناهمسو می نامند . باید توجه داشت در این نوع مبدل‌ها امکان افزایش دمای سیال سرد خروجی نسبت به سیال گرم خروجی وجود دارد . این مبدل‌ها در شرایط یکسان از سطح انتقال حرارت کمتری نسبت به مبدل‌های همسو برخوردار هستند .

مبدل‌های حرارتی از نوع جریان عمود بر هم

     در این نوع مبدل‌ها جهت جریان های سرد و گرم عمود بر هم می باشند . به عنوان متداول ترین نمونه می توان از رادیاتور اتومبیل نام برد . این آرایش در مبدل‌های حرارتی لوله ای پره دار و بی پره است . تفاوت این دو ، در مخلوط یا غیر مخلوط بودن بیرون لوله است . در مبدل‌های حرارتی لوله ای پره دار سیال بیرونی غیر مخلوط است زیرا وجود پره ها مانع از جریان آن در جهتی ( y ) عمود بر جهت اصلی جریان ( x ) می شود . در این حالت دمای سیال در دو جهت x و y تغییر می کند .

   در مقابل ، برای مجموعه لوله های بی پره امکان جریان عرضی سیال و یا مخلوط شدن آن وجود دارد و تغییرات دما عمدتاً فقط در جهت اصلی جریان است . چون سیال داخل لوله غیر مخلوط است ، در مبدل‌های پره دار هر دو سیال غیر مخلوط و در مبدل‌های بی پره یک سیال مخلوط و دیگری غیر مخلوط است ، مخلوط شدن یک سیال می تواند تأثیر مهمی بر عملکرد مبدل داشته باشد .

براساس مکانیسم انتقال حرارت بین سیال سرد و گرم

بر این اساس مبدل‌های حرارتی به دو دسته تقسیم می شوند :

1. مبدل های حرارتی که مکانیسم انتقال حرارت آن‌ها از نوع تشعشعی بوده و به آن‌ها مبدل های حرارتی آتشین گفته می شود . از جمله این مبدل‌ها می توان به کوره ها و بویلرها اشاره کرد .
2. مبدل‌هایی که مکانیسم انتقال حرارت بین سیال سرد و گرم ، ترکیبی از دو نوع انتقال حرارت جابه جایی و هدایت است . از جمله این مبدل‌ها می توان به مبدل‌های پوسته و لوله که در صنعت کاربرد زیادی دارند ، اشاره کرد .

بر اساس ساختمان مکانیکی آن‌ها

1. مبدل‌های حرارتی نوع Tubular
2. کولرهای هوایی
3. مبدل‌های حرارتی دو لوله ای
4. مبدل‌های حرارتی حلزونی
5. مبدل‌های حرارتی فشرده
6. مبدل‌های حرارتی صفحه ای

مبدل‌های حرارتی نوع Tubular

     از جمله این مبدل‌ها می توان به انواع پوسته و لوله ، Air cooler - Double pipe و Heat pipe اشاره نمود . مبدل حرارتی پوسته – لوله ( shell – and – tube ) متداول‌ترین مبدل موجود در صنعت است. این مبدل‌ها براساس استاندارد TEMA که آن‌ها را براساس نوع کاربرد طبقه بندی می کند به گروه های زیر تقسیم می شود :

• گروه R : مبدل هایی که در صنایع نفت به کار می روند .
• گروه C : مبدل‌هایی که کاربرد عمومی و تجاری دارند .
• گروه B : مبدل هایی که در صنایع شیمیایی استفاده می شوند .

کولرهای هوای

     کولرهای هوایی ، مبدل‌هایی هستند که در آن‌ها سیال فرآیندی با جریان هوا خنک می شود . در این مبدل‌ها بخار گرم درون مجموعه ای از لوله ها که به صورت افقی کنار هم قرار گرفته اند توزیع می شود . جداره خارجی لوله به پره مجهز شده است تا سطح انتقال حرارت بین سیال داخل لوله ها با هوای خنک افزایش یابد . این مبدل‌ها از نظر شکل جریان ، از نوع متقاطع می باشند که جریان هوای لازم برای خنک کردن سیال داخل لوله ها بوسیله یک فن تأمین می شود . اگر این فن بالای لوله ها قرار گیرد به آن مکشی و اگر پایین لوله ها قرار گیرد به آن دمشی گویند . نوع مکشی به علت ایجاد توزیع یکنواخت جریان هوا بازدهی بیشتری دارد . در نوع مکشی اگر موتور گرداننده نیز به همراه فن در بالای لوله ها قرار گیرد به علت قرار گرفتن در معرض هوای گرم زودتر مستهلک می شود . برای رفع این مشکل می توان نیرو را با استفاده از شفت به فن منتقل نموده و موتور را در محل مناسب‌تری قرار داد­.

مبدل‌های حرارتی دو لوله ای

     مبدل دو لوله ای ساده ترین نوع مبدل حرارتی می باشد . این مبدل از دو لوله تشکیل شده که یکی در درون دیگری قرار گرفته است . یک سیال درون لوله کوچک‌تر و سیال دیگر در پیرامون آن حرکت می کند . بدین ترتیب انتقال حرارت بین دو سیال صورت می گیرد . در این مبدل می توان جریان ها را در خلاف جهت یکدیگر به حرکت در آورد و حالت کاملاً غیر همسو را که ایده آل ترین نوع جریان است به وجود آورد . میزان انتقال حرارت در این مبدل نسبت به مبدل های دیگر پایین است و در صورتی که فشار بالایی از انتقال حرارت مورد نیاز باشد باید از تعداد زیادی از این مبدل‌ها به طور موازی استفاده کرد که این موضوع از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نمی باشد . اما در شرایطی که سطح انتقال حرارت کمی مورد نیاز باشد و یا مواد شدیداً رسوب زا باشند می توان از این مبدل با آرایش های خاص استفاده کرد زیرا تمیز کردن و تعویض قطعات این مبدل آسان می باشد و در واحدهای تولید پلی اتیلن و پلی پروپیلن برای خنک کردن پلیمر خروجی از راکتورها بکار می رود.

مبدل‌های حرارتی حلزونی

   مبدل حلزونی از دو صفحه فلزی تشکیل شده که به صورت مارپیچ دور هم قرار گرفته اند . سیالات در فضای بین این صفحات حرکت می کنند و عملیات انتقال حرارت از طریق این صفحات انجام می گیرد . در مقایسه با انواع دیگر مبدل ، این مبدل به خاطر شکل خاص صفحات ، حجم کمتری را اشغال می کند و انحنای مسیر حرکت سیال علاوه بر افت فشار پایین ، ضریب انتقال حرارت بالایی را فراهم می سازد . همچنین در هر دو مسیر امکان تشکیل رسوب کمتر شده و در نتیجه دارای دوره تعمیراتی طولانی تری می باشد . با توجه به شکل خاص مبدل ، باز و بسته کردن مبدل برای تمیز کردن نیاز به زمان و انرژی زیادی دارد . از این نوع مبدل در واحد PVC بندر امام استفاده شده است .

مبدل‌های حرارتی فشرده

     نوع خاصی از مبدل‌های حرارتی وجود دارند که نسبت سطح تبادل حرارت بر واحد حجم آن‌ها زیاد است ( بزرگ‌تر از m³/ m² 700 ) . این نوع مبدل‌ها که به مبدل‌های حرارتی فشرده معروف‌اند شامل مجموعه فشرده ای از لوله ها یا سطوح تخت پره دار هستند. این نوع مبدل ها معمولاً وقتی به کار می روند که حداقل یکی از دو سیال ، گاز باشد . در نتیجه ضریب انتقال حرارت آن کوچک‌تر است . لوله ها ممکن است تخت یا دایره ای باشند . مبدل‌های حرارتی با صفحات موازی ممکن است پره دار و یا با ورقه‌ای کرکره ای باشند . سطح مقطع جریان در مبدل‌های حرارتی فشرده معمولاً کوچک بوده و جریان در آن غالباً آرام است .

مبدل‌های حرارتی صفحه ای

     مبدل صفحه ای از صفحات نازک فلزی تشکیل شده که با فاصله نزدیک به هم در حدود 3 تا 6 میلی‌متر به یکدیگر متصل شده اند و در سیال مبادله کننده حرارت به صورت یک در میان در فواصل صفحات جریان پیدا می کنند . برای اتصال صفحات می توان آن‌ها را به هم پیچ کرده و یا از اتصال لحیمی استفاده نمود . در صورتی که از اتصال پیچی استفاده شود باید بین این صفحات gasket هایی قرارداد تا از نشت سیالات جلوگیری به عمل آید . اگر از اتصال لحیمی استفاده شود حجم مبدل کاهش می یابد ، اما در عوض مقاومت آن در برابر فشار و خوردگی نیز کاهش می یابد . دو سیال از سوراخ هایی که در گوشه صفحات قرار گرفته از صفحه ای به صفحه دیگر منتقل می شوند .