هدف از اختراع حاضر اين است كه محيط متخلخلي متناسب با محفظه احتراق مشعله شعله آزاد موجود طراحي و ساخته شود و احتراق در اين محيط متخلخل رخ دهد. با اين كار مي‌توان راندمان حرارتي مبدل موجود را افزايش و ميزان آلاينده‌ها را كاهش دهيم. نحوه طراحي محيط متخلخل در اين نوع احتراق بسيار مهم است چراكه ضخامت موثر محيط متخلخل نبايد از چند سانتي‌متر تجاوز كند و از طرفي به‌علت افزايش دماي شعله بايد به نسبت هم‌ارزي‌هاي نزديك استوكيومتري رسيد كه اين خطر وقوع پديده برگشت شعله را در پي دارد. مهم‏ترين فاكتورهاي در نظر گرفته شده در طراحي محيط متخلخل: • طراحي يك لايه محيط متخلخل به‏منظور پيش‏گرمايش • انتخاب تخلخل مناسب براي ناحيه پيش‏گرمايش به‏نحوي كه امكان تشكيل شعله در اين ناحيه نباشد. • انتخاب بهينه ضخامت ناحيه احتراق در احتراق سطحي به‌منظور گرمايش يكنواخت، شعله بايد به طور يكنواخت روي سطح محيط متخلخل ايجاد شود. سپس راندمان حرارتي و ميزان آلاينده‌ها مورد بررسي قرار مي‌گيرد. در واقع با طراحي محيط متخلخل مناسب مي‌توان گفت كه مشعل شعله آزاد موجود به يك مشعل متخلخل تابشي با آلاينده كم تبديل خواهد شد. نتايج نيز حاكي از آن است كه با ايجاد شعله سطحي در مشعل متخلخل مي‌توان راندمان حرارتي تا ميزان 8/5 درصد افزايش داد. همچنين ميزان NOx به كم‌تر از ppm 10 كاهش مي‌يابد.

‏مشعلهاي با محفظه احتراق متخلخل نوع پيشرفته اي از مشعلها هستند كه مخلوط سوخت و هوا را در داخل ‏يك جسم متخلخل مي سوزانند .عمل احتراق در اين مشعلها بر خلاف مشعلهاي معمولي پيش مخلوط، با شعله هاي آزاد انجام نمي شود بلكه به شكل سه بعدي، بدون شعله و در داخل منافذ جسم متخلخل صورت مي گيرد. ميزان مصرف سوخت و توليد آلودگي در اين نوع مشعل ها بسيار كمتر از مشعل هاي شعله آزاد ‏است. ‏مكانيزم انتقال حرارت در مشعلهاي با محفظه متخلخل، نسبت به مشعلهاي معمولي كاملا متفاوت است. مهم ترين نوع انتقال حرارت در مشعلهاي معمولي جابجايي، مي باشد كه توسط محصولات احتراق صورت مي گيرد. در حاليكه در مشعلهاي با محفظه متخلخل، علاوه بر هدايت و جابجايي، تابش نيز نقش بسيار عمده ‏اي را در انتقال حرارت مشعل ايفا مي كند كه به دليل قابليت گداختگي بالا در اجسام متخلخل مي باشد. ‏هدف از طراحي و ساخت اين مشعل بالا بردن توان مكانيكي مشعل مي باشد به گونه اي كه مشعل بتواند با كمترين سوخت ممكن كار كرده ‏، كمترين آلودگي را داشته باشد. نسبت كاهش زياد به اين معناست كه ‏مشعل با كمترين نسبت هم ارزي(كمترين سوخت) خاموش نشود .

در مبدل هاي حرارتي، عمل انتقال حرارت بين دو سيال با دماهاي متفاوت، بدون استفاده از دستگاه هاي مولد گرما يا سرما انجام مي شود. مبدل هاي حرارتي كاربردهاي فراواني در صنايع مختلف دارند و به كمك آنها سيال مورد نظر به دماي خروجي مطلوب مي رسد. مبدل هاي حرارتي دو لوله اي ساده ترين نوع مبدل هاي حرارتي به شمار مي روند. اين مبدل ها در شرايطي كه سيال رسوب زدايي بالايي داشته باشد يا سطح تبادل حرارت كمي مورد نياز باشد استفاده مي شوند و تمييز كردن و تعويض قطعات اين نوع مبدل بسيار ساده است. مبدل هاي حرارتي دو لوله اي بر حسب دماي خروجي مورد نياز سيال، در دو حالت سري و موازي قابل استفاده هستند. هدف از طراحي و ساخت اين دستگاه مبدل حرارتي دو لوله اي، ايجاد مكانيزمي است كه قابليت سري و موازي شدن مبدل حرارتي مذكور را داشته باشد و فرد آزمايش كننده بتواند نتايج حاصل از اين دو حالت را با يكديگر مقايسه كند.