Trubkový (také známý jako shell-and-tube a tube-and-tube) výměníky tepla jsou nejtypičtější výměníky tepla s dělicími stěnami. Mají dlouhou historii aplikací v průmyslu a stále zaujímají dominantní postavení mezi všemi výměníky tepla. Trubkové výměníky tepla se skládají převážně z plášťů, trubkové svazky, trubkovnice a hlavy. Mušle jsou většinou kulatého tvaru, s paralelními trubkovými svazky uvnitř, a oba konce svazku trubek jsou upevněny na trubkovnicích.
Existují dva druhy kapalin, které si vyměňují teplo v trubkovém výměníku tepla. Jeden proudí uvnitř trubky, a jeho zdvih se nazývá strana trubky; druhý proudí mimo trubku, a jeho zdvih se nazývá strana pláště. Povrch stěny svazku trubek je povrch pro přenos tepla. Za účelem zlepšení koeficientu přestupu tepla kapaliny vně trubky, v plášti je obvykle instalován určitý počet příčných přepážek. Přepážky nejen zabraňují zkratování kapaliny a zvyšují rychlost kapaliny, ale také nutit tekutinu, aby vícekrát protékala svazkem trubek podle předepsané dráhy, výrazně zvyšuje stupeň turbulence. Běžně používané přepážky jsou dvě: kulatého tvaru a tvaru disku, přičemž první z nich je více využíván. Pokaždé, když tekutina prochází svazkem trubek v trubce, se nazývá průchod trubice, a pokaždé, když tekutina prochází pláštěm, se nazývá průchod pláštěm. Aby se zvýšila rychlost tekutiny v potrubí, do hlav na obou koncích lze instalovat vhodné přepážky, které rovnoměrně rozdělí všechny trubky do několika skupin. Takto, tekutina může procházet pouze částí trubek a vracet se do svazku trubek vícekrát najednou, který se nazývá multi-trubkový průchod. Podobně, za účelem zvýšení průtoku mimo trubku, podélné přepážky mohou být instalovány v plášti, aby umožnily tekutině procházet prostorem pláště vícekrát, který se nazývá multi-shell pass. V trubkovém výměníku tepla, kvůli rozdílným teplotám tekutiny uvnitř a vně trubky, teploty pláště a svazku trubek jsou také odlišné.
Pevný trubkový výměník tepla má trubkové desky na obou koncích přímo přivařené k plášti. Skládá se především ze skořápky, trubková deska, trubkový svazek, hlavu a další hlavní součásti. Ve skořápce je svazek trubek, a dva konce svazku trubek jsou upevněny na trubkovnici svařením, dilatačním spojem nebo kombinací dilatačního svařování, a vnější obvod trubkovnice a hlavová příruba jsou upevněny šrouby. Pevný trubkový deskový výměník tepla má jednoduchou konstrukci, nízké náklady, snadná výroba, a pohodlné čištění a údržba strany trubky. nicméně, čištění strany pláště je obtížné a po vyrobení svazku trubek dochází k teplotnímu rozdílu napětí. Když je velký teplotní rozdíl mezi teplosměnnou trubicí a pláštěm, plášť by měl být také vybaven dilatačním spojem.
Trubkovnice na jednom konci výměníku tepla s plovoucí hlavou je upevněna mezi pláštěm a trubkovou skříní, a trubkovnice na druhém konci se může volně pohybovat v plášti, což znamená, že plášť a svazek trubek se mohou volně roztahovat. Proto, mezi trubkovým svazkem a pláštěm není žádné teplotní rozdílové napětí. Obvykle, plovoucí hlava je odnímatelná, a svazek trubek lze volně vytahovat a nakládat. Tato konstrukce výměníku tepla s plovoucí hlavou může být použita v pracovních podmínkách, kde je velký teplotní rozdíl mezi trubkovým svazkem a pláštěm. Čištění a údržba svazku trubek a pláště jsou relativně pohodlné, ale jeho struktura je poměrně složitá a požadavky na těsnění jsou poměrně vysoké.
Trubkový výměník tepla ve tvaru U je teplosměnná trubka svařená do tvaru U, s oběma konci upevněnými na stejné trubkovnici. Protože plášť a teplosměnné trubky jsou odděleny, svazek teplosměnných trubek se může volně roztahovat a smršťovat, aniž by způsoboval teplotní rozdílové napětí v důsledku teplotního rozdílu média. Trubkový výměník tepla ve tvaru U má pouze jednu trubkovou desku, žádná plovoucí hlava, a jeho struktura je poměrně jednoduchá. Svazek trubek lze volně vytáhnout a nainstalovat pro snadné čištění, a má výhody výměníku tepla s plovoucí hlavou. nicméně, protože teplosměnné trubky jsou vyrobeny do ohybů ve tvaru U s různými poloměry, vnější teplosměnnou trubku lze po poškození vyměnit, a jiné trubky lze vyměnit. Poškození může pouze zablokovat potrubí. Ve stejnou dobu, ve srovnání s pevným deskovým výměníkem tepla, protože teplosměnná trubka je omezena poloměrem ohybu, ve středu svazku trubek je mezera, a kapalina může snadno zkratovat, ovlivňující účinek přenosu tepla.
