ઉષ્માવિનિમયક (heat exchanger) : અવરોધની એક બાજુએ વહેતા ઊંચા તાપમાનવાળા તરલ(fluid)માંથી અવરોધની બીજી બાજુએ વહેતા નીચા તાપમાનવાળા તરલમાં ઉષ્માવિનિમયનું કાર્ય કરતું સાધન (device). સામાન્ય રીતે આ સાધન તરલની અવસ્થાનું રૂપાંતર કર્યા વગર ઉષ્માનાં સ્થાનાન્તર, વિલોપન અથવા પુન:પ્રાપ્તિ માટે વપરાય છે. જો તરલનું પ્રવાહીકરણ થાય તો આ સાધન સંઘનિત્ર (condenser) કે ઉષ્મક (heater) કહેવાય છે. તરલનું બાષ્પીભવન થતું હોય તો તેને બાષ્પક કે ઠારક (cooler) કહે છે. બૉઇલર, ભઠ્ઠીઓ અને એન્જિન સીધાં ગરમ કરવામાં આવતાં ઉષ્માવિનિમયકો છે; જ્યારે સંઘનિત્રો, ઠારકો, બાષ્પકો આડકતરી રીતે ગરમ કરતાં ઉષ્માવિનિમયકો છે.
સાદામાં સાદું ઉષ્માવિનિમયક બે સમકેન્દ્રી નળીઓ ધરાવે છે. ગરમ તરલનું તાપમાન ઘટે છે, જ્યારે ઠંડું તરલ બહાર આવતાં તેનું તાપમાન વધે છે.
આકૃતિ 1
એક તરલમાંથી બીજા તરલમાં એકમ સમયમાં વિનિમય થતી ઉષ્માઊર્જા Q (કિ. વૉટમાં) આ સમીકરણથી મેળવી શકાય :
Q = mc (t2 − t1). અહીં m = એકમ સમયમાં પસાર થતા તરલનો જથ્થો (કિ.ગ્રામમાં), c = તરલની વિશિષ્ટ ઉષ્મા અને t2 − t1 = ઠંડા તરલના તાપમાનમાં થતો ફેરફાર છે. બંને તરલોનો પ્રવાહ સમાંતર (⇒ parallel), વિપરીત (⇔ counter) કે તિર્યક્ (→↑cross) પ્રકારનો યોજી શકાય છે. તરલની ગતિ સ્તરીય (laminar) કે વિક્ષુબ્ધ (turbulent) પ્રકારની હોઈ શકે. આનો આધાર વિનિમયકની ડિઝાઇન, તરલની શ્યાનતા વગેરે બાબતો ઉપર રહેલો હોય છે. તરલની વિક્ષુબ્ધતા ઉષ્માવિનિમયને મદદરૂપ હોય છે. વળી અવરોધ તથા તરલની વાહકતા પણ ઉષ્માવિનિમય ઉપર અસર કરે છે. પ્રવાહી ધાતુઓની વાહકતા ઊંચી હોઈ ન્યૂક્લિયર ભઠ્ઠીમાં પ્રવાહી સોડિયમ આ કાર્ય માટે વપરાય છે.
આકૃતિ 2 : નળી-કવચ પ્રકારનું ઉષ્મા-વિનિમયક
ઉષ્મા-વિનિમયકમાં સામાન્ય રીતે અવરોધ નળી રૂપે હોય છે. આ નળીના પ્રકાર, તેની ગોઠવણી, ઠારક તરીકેના માધ્યમ (વાયુ, પ્રવાહી, પિગાળેલ ક્ષાર) તથા વિનિમયની પદ્ધતિ મુજબ વિવિધ પ્રકારનાં વિનિમયક શક્ય છે. નળી અને કવચ (shell) પ્રકારનું બહુ સામાન્ય વિનિમયક નીચે દર્શાવ્યું છે. આમાં ઠારક તરલનો સમાંતર, વિપરીત તથા તિર્યક્ પ્રકારનો પ્રવાહ એકસાથે યોજેલ છે. આવા સાધનની ડિઝાઇન નક્કી કરતી વખતે ઇજનેર બને તેટલા ઓછા કદમાં વધુમાં વધુ ઉષ્માવિનિમય કરતી સપાટીનું આકુંચન (compression) કરવાનો પ્રયત્ન કરે છે. આવા સાધનની બનાવટમાં સામાન્ય રીતે કાર્બનસ્ટીલ કે ઍલૉય સ્ટીલ વપરાય છે. ક્ષારણની શક્યતા હોય ત્યાં ક્ષારણરોધી કીમતી ધાતુઓ પણ ઉપયોગમાં લેવાય છે.
ઉષ્મા-વિનિમયક રાસાયણિક ઉદ્યોગો, પેટ્રોલિયમ રિફાઇનરી, પેટ્રોરસાયણ ઉદ્યોગ તથા દૂધના પાશ્ચરીકરણમાં તેમજ વિદ્યુતમથકોમાં, વાયુઓના પ્રવાહીકરણમાં અને વાતાનુકૂલન, પ્રશીતન વગેરેમાં બહોળા પ્રમાણમાં વપરાય છે.
પ્રદીપ સુરેન્દ્ર દેસાઈ