Tubular (também conhecido como casco e tubo e tubo e tubo) trocadores de calor são os trocadores de calor de parede divisória mais típicos. Eles têm um longo histórico de aplicação na indústria e ainda ocupam uma posição dominante entre todos os trocadores de calor. Os trocadores de calor tubulares são compostos principalmente de carcaças, feixes de tubos, folhas e cabeças de tubo. As conchas são em sua maioria redondas, com feixes de tubos paralelos dentro, e ambas as extremidades do feixe de tubos são fixadas nas placas tubulares.
Existem dois tipos de fluidos que trocam calor em um trocador de calor tubular. Um flui dentro do tubo, e seu curso é chamado de lado do tubo; o outro flui para fora do tubo, e seu curso é chamado de lado da casca. A superfície da parede do feixe de tubos é a superfície de transferência de calor. A fim de melhorar o coeficiente de transferência de calor do fluido fora do tubo, um certo número de defletores transversais geralmente é instalado na carcaça. Os defletores não apenas evitam o curto-circuito do fluido e aumentam a velocidade do fluido, mas também forçar o fluido a fluir através do feixe de tubos várias vezes de acordo com o caminho prescrito, aumentando muito o grau de turbulência. Existem dois defletores comumente usados: redondo e em forma de disco, sendo o primeiro mais amplamente utilizado. Cada vez que o fluido passa através do feixe de tubos no tubo é chamado de passagem de tubo, e cada vez que o fluido passa através da casca é chamado de passagem pela casca. Para aumentar a velocidade do fluido no tubo, divisórias apropriadas podem ser instaladas nas cabeças em ambas as extremidades para dividir todos os tubos em vários grupos uniformemente. Desta maneira, o fluido pode passar através de apenas parte dos tubos e retornar ao feixe de tubos várias vezes ao mesmo tempo, que é chamado de passagem multitubo. De forma similar, para aumentar a vazão fora do tubo, defletores longitudinais podem ser instalados no casco para permitir que o fluido passe através do espaço do casco várias vezes, que é chamado de passagem multi-shell. Em um trocador de calor tubular, devido às diferentes temperaturas do fluido dentro e fora do tubo, as temperaturas do invólucro e do feixe de tubos também são diferentes.
O trocador de calor de placas tubulares fixas tem as placas tubulares em ambas as extremidades soldadas diretamente ao casco. É composto principalmente de casca, placa de tubo, feixe de tubos, cabeça e outros componentes principais. Há um feixe de tubos na casca, e as duas extremidades do feixe de tubos são fixadas na placa do tubo por soldagem, junta de expansão ou uma combinação de soldagem de expansão, e a periferia externa da placa do tubo e o flange da cabeça são fixados com parafusos. O trocador de calor de placa tubular fixa possui uma estrutura simples, baixo custo, fabricação fácil, e limpeza e manutenção convenientes do lado do tubo. No entanto, a limpeza do lado do casco é difícil e há estresse por diferença de temperatura após a fabricação do feixe de tubos. Quando há uma grande diferença de temperatura entre o tubo de troca de calor e o invólucro, a carcaça também deve ser equipada com uma junta de dilatação.
A placa do tubo em uma extremidade do trocador de calor de cabeça flutuante é fixada entre o casco e a caixa do tubo, e a folha do tubo na outra extremidade pode mover-se livremente dentro do invólucro, o que significa que o invólucro e o feixe de tubos podem se expandir livremente. Portanto, não há tensão de diferença de temperatura entre o feixe de tubos e o invólucro. Geralmente, a cabeça flutuante é removível, e o feixe de tubos pode ser extraído e carregado livremente. Esta estrutura do trocador de calor de cabeça flutuante pode ser usada em condições de trabalho onde há uma grande diferença de temperatura entre o feixe de tubos e o casco. A limpeza e manutenção do feixe de tubos e do invólucro são relativamente convenientes, mas a sua estrutura é relativamente complexa e os requisitos de vedação são relativamente elevados.
O trocador de calor de tubo em forma de U é um tubo de troca de calor soldado em forma de U, com ambas as extremidades fixadas na mesma placa do tubo. Como o casco e os tubos de troca de calor estão separados, o feixe de tubos de troca de calor pode se expandir e contrair livremente sem causar estresse por diferença de temperatura devido à diferença de temperatura do meio. O trocador de calor tubular em forma de U possui apenas uma placa tubular, sem cabeça flutuante, e sua estrutura é relativamente simples. O feixe de tubos pode ser retirado e instalado livremente para facilitar a limpeza, e tem as vantagens de um trocador de calor de cabeça flutuante. No entanto, uma vez que os tubos de troca de calor são feitos em curvas em forma de U com raios diferentes, o tubo de troca de calor mais externo pode ser substituído após danos, e outros tubos podem ser substituídos. Danos só podem bloquear o tubo. Ao mesmo tempo, em comparação com o trocador de calor de placa de tubo fixo, porque o tubo de troca de calor é limitado pelo raio de curvatura, há uma lacuna no centro do feixe de tubos, e o fluido pode facilmente entrar em curto-circuito, afetando o efeito de transferência de calor.
