Трубчатые теплообменники (также известные как кожухотрубные и трубчато-штуцерные) являются наиболее типичными теплообменниками с разделительной стенкой. Они имеют долгую историю применения в промышленности и по-прежнему занимают доминирующее положение среди всех теплообменников. Трубчатые теплообменники в основном состоят из корпусов, пучков труб, трубных решеток и головок. Корпуса в основном имеют круглую форму, с параллельными пучками труб внутри, и оба конца пучка труб закреплены на трубных решетках.
Существует два вида жидкостей, которые обмениваются теплом в трубчатом теплообменнике. Одна течет внутри трубы, и ее ход называется стороной трубы; другая течет снаружи трубы, и ее ход называется стороной корпуса. Поверхность стенки трубного пучка является поверхностью теплопередачи. Чтобы улучшить коэффициент теплопередачи жидкости вне трубы, в корпусе обычно устанавливается определенное количество поперечных перегородок. Перегородки не только предотвращают короткое замыкание жидкости и увеличивают скорость жидкости, но и заставляют жидкость многократно проходить через трубный пучок в соответствии с предписанным маршрутом, значительно увеличивая степень турбулентности. Обычно используются две перегородки: круглой формы и дискообразной, причем первая используется более широко. Каждый раз, когда жидкость проходит через трубчатый пучок в трубе, называется проходом в трубе, и каждый раз, когда жидкость проходит через оболочку, называется проходом в оболочке. Чтобы увеличить скорость движения жидкости в трубе, в головках на обоих концах могут быть установлены соответствующие перегородки, равномерно разделяющие все трубы на несколько групп. Таким образом, жидкость может проходить только через часть труб и возвращаться в пучок труб несколько раз за раз, что называется многотрубным проходом. Аналогичным образом, чтобы увеличить скорость потока вне трубы, в корпусе могут быть установлены продольные перегородки, позволяющие жидкости проходить через пространство корпуса несколько раз, что называется многоступенчатым проходом. В трубчатом теплообменнике из-за различных температур жидкости внутри и снаружи трубы температуры корпуса и трубного пучка также различны.
Неподвижный трубчатый пластинчатый теплообменник имеет трубные пластины на обоих концах, непосредственно приваренные к корпусу. Он в основном состоит из корпуса, трубной пластины, пучка труб, головки и других основных компонентов. В корпусе имеется трубный пучок, и два конца трубного пучка закреплены на трубной пластине сваркой, компенсационным швом или комбинацией расширительной сварки, а внешняя периферия трубной пластины и фланец головки закреплены болтами. Стационарный трубчатый пластинчатый теплообменник имеет простую конструкцию, низкую стоимость, простоту изготовления и удобную очистку и техническое обслуживание со стороны трубы. Однако очистка боковой поверхности корпуса затруднена, и после изготовления трубного пучка возникает напряжение из-за перепада температур. При большой разнице температур между теплообменной трубой и корпусом корпус также должен быть оснащен компенсатором.
Трубная решетка на одном конце теплообменника с плавающей головкой закреплена между корпусом и трубной коробкой, а трубная решетка на другом конце может свободно перемещаться внутри корпуса, что означает, что корпус и трубный пучок могут свободно расширяться. Таким образом, между трубным пучком и корпусом не возникает перепада температур. Как правило, плавающая головка является съемной, и трубный пучок можно свободно извлекать и загружать. Такая конструкция теплообменника с плавающей головкой может использоваться в рабочих условиях, когда существует большая разница температур между трубным пучком и корпусом. Очистка и техническое обслуживание трубного пучка и корпуса относительно удобны, но его конструкция относительно сложна, а требования к герметизации относительно высоки.
U-образный трубчатый теплообменник представляет собой теплообменную трубу, сваренную в форме буквы U, с обоими концами, закрепленными на одной трубной пластине. Поскольку корпус и теплообменные трубы разделены, пучок теплообменных труб может свободно расширяться и сжиматься, не вызывая перепада температур из-за разницы температур среды. U-образный трубчатый теплообменник имеет только одну трубную пластину, без плавающей головки, и его конструкция относительно проста. Трубный пучок можно свободно вынимать и устанавливать для удобства очистки, и он обладает преимуществами теплообменника с плавающей головкой. Однако, поскольку теплообменные трубки выполнены в виде U-образных изгибов с разными радиусами, самая внешняя теплообменная трубка может быть заменена после повреждения, а другие трубки могут быть заменены. Повреждение может только заблокировать трубу. В то же время, по сравнению с неподвижным трубчатым пластинчатым теплообменником, поскольку радиус изгиба теплообменной трубы ограничен, в центре пучка труб имеется зазор, и жидкость может легко закоротиться, что повлияет на эффект теплопередачи.
