מחלף חום

מַחְלֵף חום הוא מתקן שייעודו העברת חום מזורם אחד לזורם אחר. מפל הטמפרטורות בין הזורמים הוא הכוח הדוחף למעבר החום. ללא מפל טמפרטורות אין מתאפשרת העברת חום בין הזורמים.
מחליפי חום משמשים בתעשיית המטוסים והחלל, במיזוג אוויר, בתעשיית הרכב והמכונות, בייצור כימי ותרופתי, בטיפול בשפכים, ובבתי זיקוק לנפט ולגז בישול. 
הדוגמה הנפוצה והידועה למחלף חום היא הרדיאטור (בעברית: מקרן) של המכונית, המשמש להעברת חום ממים חמים - שמקורם במנוע והעוברים בצינורות בתוך הרדיאטור, אל האוויר - המוסע בעזרת מאוורר דרך כנפוני הרדיאטור.

מבנה הזרימה

יש שלשה סוגי זרימה במחליפי חום: זרימה מקבילה, זרימה ניגודית או זרימה חוֹצָה. 
בזרימה מקבילה - שני הזורמים נכנסים אל מחלף החום באותו כיוון. לדוגמה במחלף חום המופעל על בסיס מים בלבד, המים בצינור החם ובצינור הקר מוזרמים במקביל, האחד לשני, ובאותו הכיוון. החסרון הוא בכך שלאחר העברת חלק מהחום, הצינורות מגיעים לשוויון במידות החום, ומעבר החום מופסק מכאן ואילך. שני הנוזלים יוצאים מן המערכת באותה טמפרטורה, שהיא טמפרטורת הכניסה +/- מחצית מההפרש בין מידות החום בכניסה. 
אם המים החמים היו ב 60 מעלות צלזיוס, והקרים ב 20 מעלות צלזיוס, (הפרש של 40 מעלות) שני סוגי המים יצאו מן המערכת ב 40 מעלות.
בזרימה נגדית - הזורמים נכנסים למחלף החום בכיוון נגדי זה לזה. לדוגמה במחלף חום המופעל על בסיס מים בלבד, המים ב'צינור החם' יזרמו בכיוון הפוך למים ב'צינור הקר'. התוצאה תהיה שהמים בצינורות 'יחליפו תפקידים'. המים החמים יעבירו את מלא החום שלהם לקרים. מהצינור ה'קר' יצאו מים חמים בחום המקורי של הצינור החם, ומהצינור החם יצאו (בצד השני) מים קרים כמעט כמו אלו שבצינור הקר. 
בזרימה חוצה (או: אנכית) הזורמים מאונכים זה לזה, ואין קשר בין מידת החום של הזורם הראשון (בדרך כלל בצינורות) והזורם השני (בדרך כלל אויר). דוגמה לכך הוא הרדיאטור (בעברית: מקרן) שבמכונית. האוויר מוזרם על פני הכנפונים, בלא תלות ברמות החום השונות של המים שבחלקי הרדיאטור השונים. תתקבל יעילות נמוכה של מעבר החום, וצורך בהשקעת אנרגיה רבה, יחסית, על מנת להעביר את החום מתווך אחד לשני.

מחליפי חום פתוחים

במתקן זה יש מגע ישיר בין הזורמים. הזורמים מתערבבים האחד בשני ובמהלך הערבוב מעבירים חום מן האחד לשני בהסעה. מעבר החום במחלף מסוג זה הוא מקסימלי מכיוון שאין התנגדות למעבר חום של תווך החוצץ בין הזורמים (כמו במחלף חום סגור). 
יתרון נוסף הוא שאין משקעים הגורמים לחוסר יעילות של מחלף החום. רצוי להשתמש במחלף חום זה בעיקר ששני הזורמים הם מאותו חומר כמו למשל קיטור ומים.
אם הזורמים אינם מאותו החומר, המעבר במחלף גורם לדילול הזורם ונדרשת הפרדה בסוף התהליך, דבר שלא תמיד אפשרי ודורש מתקנים מיוחדים.

מחלף חום קיטורי

מחלף חום קיטורי - מחלף חום פתוח המשמש ליצירת מים חמים על ידי ערבוב ישיר של קיטור ומים קרים. בתוך המכל בנוסף לזורמים יש כדורי זכוכית המגדילים את שטח המגע בין הזורמים על ידי הארכת מסלולי הזרימה שלהם וגרימת טורבולנציה. הודות לכדוריות גדל מעבר החום בהסעה בין הזורמים.
יתרונות מחלף החום:
1.ניצול החום הכמוס על ידי מעבר הפאזה.
2.יעילות גבוהה של מחלף החום עקב המגע בין הזורמים.
חסרונות מחלף החום:
1.מוגבל לחומרים הניתנים לערבוב במעבר פאזה.
2.משמש רק לחימום.

ניקוי מחלף חום

בעבודה שוטפת של מחלף חום ישנה הצטברות של אבנית CaCO₃ על דפנות של מחלף חום, מה שגורם באופן ישיר לפגיעה בהחלפת חום, מאחר שאבן מהווה בידוד ולא מאפשר להעברת חום. באופן עקיף הצטברות אבנית במחלף חום פוגעת בהוצאות אנרגיה בכך שנדרשת כמות גדולה של אנרגיה על מנת להגיע להחלפת חום הדרושה.
על מנת להחזיר את מחלף החום למצבו התקין בו החלפת חום מתבצעת בצורה רצויה יש לבצע ניקוי של מחלף חום, ישנם שני סוגים של ניקויים, ניקוי כימי וניקוי מכני.

ניקוי כימי מחלף חום

ניקוי כימי מחלף חום מתבצע בסירקולציה של חומרים חומציים אשר מסוגלים להמיס את האבנית במחלף חום. מאחר שחומרים חומציים פוגעים במתכות יש צורך בהוספת אינגיביטור לשמירת המתכת, כמובן שיש להתאים את האינגיביטור לסוג מתכת ממנה בנוי מחלף חום.
ניקוי כימי של מחליפי חום נחושת יש לבצע על ידי חומצת מלח בתוספת אינגיביטור השומר על נחושת.

ניקוי מכני של מחלף חום פלטות

יש לפרק את מחלף החום לפלטות אשר עשויות נרוסטה בדרך כלל, וטבילת הפלטות באמבטיה מתאימה בגודלה מלאה חומצה פוספורית.

ניקוי מכני של מחלף חום שרוולי

במחליפי חום שרווליים ישנם צינורות פנימיים, ישנם שני סוגים של ניקוי מכני במחלף חום מסוג זה
ניקוי על ידי מברשות מסתובבות שחודרות לאורך הצינור ומורידות את שכבת האבנית.
ניקוי על ידי לחץ מים גבוה המוזרק דרך דיזה .