مبدل های حرارتی برای انتقال حرارت از یک سیال به سیال دیگر استفاده می‌شوند. این سیال ممکن است گاز، مایع یا ترکیبی از هر دو باشد که ممکن است برای جلوگیری از اختلاط توسط یک دیوار جامد، از هم جدا شوند یا در تماس مستقیم با هم باشند. مبدل های حرارتی می‌توانند با انتقال گرما از سیستم هایی که نیازی به گرما ندارند به سیستم های دیگری که می‌توانند به طور مفید از آن استفاده کنند کارآیی انرژی سیستم را بهبود بخشند. به عنوان مثال، گرمای هدر رفته در اگزوز یک توربین گازی مولد الکتریکی را می توان از طریق یک مبدل حرارتی به آب برای به جوش آوردن آن انتقال داد تا توربین بخار را برای تولید برق بیشتر به حرکت در آرود. این اساس توربین گازی سیکل ترکیبی است.

یکی دیگر از کاربردهای رایج مبدل های حرارتی، پیش گرم کردن سیال سرد ورودی به سیستم های گرمایی با استفاده از گرمای سیال داغ خروجی از سیستم است. این باعث کاهش انرژی لازم برای گرم کردن سیال ورودی به دمای کار می‌باشد.

کاربرد های ویژه مبدل های حرارتی عبارتند از :

• گرم کردن سیال خنک تر با استفاده از گرمای یک سیال داغ تر
• خنک کردن سیال داغ با انتقال حرارت آن به سیال خنک تر
• جوشاندن یک مایع با استفاده ا زگرمای یک مایع داغ تر
• جوشاندن مایع در حین متراکم کردن سیال گازی داغ تر
• متراکم کردن یک سیال گازی با استفاده از یک سیال خنک کنند.

سیالات درون مبدل های حرارتی معمولا به سرعت جریان می‌یابند تا انتقال گرما را از طریق جریان همرفتی تسهیل کنند. این جریان سریع منجر به کاهش افت فشار در سیالات می شود. راندمان مبدل های حرارتی با توجه به این که چگونه گرما را نسبت به افت فشاری که متحمل می‌شوند انتقال می‌دهند تعریف می‌شود. فناوری مبدل های حرارتی مدرن، تلفات فشار را به حداقل می‌رساند و در عین حال انتقال حرارت در برابر رسوب و خوردگی و امکان تمیز کردن و تعمیرات را برآورده می‌کند.

برای استفاده موثر از مبدل های حرارتی در تاسیسات چند مرحله ای، جریان های حرارتی باید در سطح سیستم، در نظر گرفته شود. به عنوان مثال از طریق آنالیز پینچ، نرم افزارویژه ای برای تسهیل این نوع تجزیه و تحلیل و شناسایی و اجتناب از موقعیت هایی که احتمال تشدید رسوب مبدل حرارتی را دارند وجود دارد.