أنبوبي (يُعرف أيضًا باسم الصدفة والأنبوب والأنبوب والأنبوب) المبادلات الحرارية هي المبادلات الحرارية الأكثر شيوعًا للجدار الفاصل. لديهم تاريخ طويل من التطبيق في الصناعة وما زالوا يحتلون موقعًا مهيمنًا بين جميع المبادلات الحرارية. تتكون المبادلات الحرارية الأنبوبية بشكل أساسي من قذائف, حزم الأنبوب, صفائح الأنبوب والرؤوس. تكون الأصداف في الغالب مستديرة الشكل, مع حزم أنبوب متوازية في الداخل, ويتم تثبيت طرفي حزمة الأنبوب على صفائح الأنبوب.
هناك نوعان من السوائل التي تتبادل الحرارة في مبادل حراري أنبوبي. واحد يتدفق داخل الأنبوب, وضربته تسمى الجانب الأنبوبي; والآخر يتدفق خارج الأنبوب, وضربته تسمى جانب الصدفة. سطح جدار حزمة الأنبوب هو سطح نقل الحرارة. من أجل تحسين معامل انتقال الحرارة للسائل خارج الأنبوب, عادةً ما يتم تثبيت عدد معين من الحواجز المستعرضة في الغلاف. لا تمنع الحواجز السائل من قصر الدائرة الكهربائية فحسب، بل تزيد من سرعة السائل, ولكن أيضًا يجبر السائل على التدفق عبر حزمة الأنبوب عدة مرات وفقًا للمسار المحدد, زيادة كبيرة في درجة الاضطراب. هناك نوعان من الحواجز شائعة الاستخدام: على شكل دائري وعلى شكل قرص, مع استخدام الأول على نطاق أوسع. في كل مرة يمر فيها السائل عبر حزمة الأنبوب في الأنبوب تسمى ممر الأنبوب, وفي كل مرة يمر فيها السائل عبر القشرة يسمى ممر الصدفة. من أجل زيادة سرعة السائل في الأنبوب, يمكن تركيب أقسام مناسبة في الرؤوس عند كلا الطرفين لتقسيم جميع الأنابيب إلى عدة مجموعات بالتساوي. في هذا الطريق, يمكن للسائل أن يمر عبر جزء فقط من الأنابيب ويعود إلى حزمة الأنابيب عدة مرات في المرة الواحدة, وهو ما يسمى ممر متعدد الأنابيب. بصورة مماثلة, من أجل زيادة معدل التدفق خارج الأنبوب, يمكن تركيب حواجز طولية في الغلاف للسماح للسائل بالمرور عبر مساحة الغلاف عدة مرات, وهو ما يسمى ممر متعدد القذائف. في مبادل حراري أنبوبي, بسبب اختلاف درجات حرارة السائل داخل الأنبوب وخارجه, تختلف أيضًا درجات حرارة القشرة وحزمة الأنبوب.
يحتوي المبادل الحراري للوحة الأنبوبة الثابتة على صفائح الأنبوب في كلا الطرفين ملحومة مباشرة بالهيكل. وهي تتألف بشكل رئيسي من القشرة, لوحة الأنبوب, حزمة أنبوب, الرأس والمكونات الرئيسية الأخرى. هناك حزمة أنبوب في القشرة, ويتم تثبيت طرفي حزمة الأنبوب على لوحة الأنبوب عن طريق اللحام, وصلة التمدد أو مزيج من لحام التمدد, ويتم تثبيت المحيط الخارجي للوحة الأنبوب وشفة الرأس بمسامير. يحتوي المبادل الحراري للوحة الأنبوبة الثابتة على هيكل بسيط, تكلفة منخفضة, سهولة التصنيع, وتنظيف وصيانة جانب الأنبوب بشكل مريح. لكن, يعد تنظيف جانب الصدفة أمرًا صعبًا ويوجد ضغط فرق درجة الحرارة بعد تصنيع حزمة الأنبوب. عندما يكون هناك اختلاف كبير في درجة الحرارة بين أنبوب التبادل الحراري والقشرة, يجب أيضًا أن تكون القشرة مجهزة بمفصل تمدد.
يتم تثبيت صفيحة الأنبوب الموجودة في أحد طرفي المبادل الحراري ذو الرأس العائم بين الغلاف وصندوق الأنبوب, ويمكن لصفيحة الأنبوب الموجودة في الطرف الآخر أن تتحرك بحرية داخل الغلاف, مما يعني أن القشرة وحزمة الأنبوب يمكن أن تتوسع بحرية. لذلك, لا يوجد فرق في درجة الحرارة بين حزمة الأنبوب والقشرة. عمومًا, الرأس العائم قابل للإزالة, ويمكن استخراج حزمة الأنبوب وتحميلها بحرية. يمكن استخدام هذا الهيكل للمبادل الحراري ذو الرأس العائم في ظروف العمل حيث يوجد اختلاف كبير في درجة الحرارة بين حزمة الأنبوب والقشرة. يعد تنظيف وصيانة حزمة الأنبوب والقشرة أمرًا مريحًا نسبيًا, لكن هيكلها معقد نسبيًا ومتطلبات الختم مرتفعة نسبيًا.
المبادل الحراري الأنبوبي على شكل حرف U عبارة عن أنبوب تبادل حراري ملحوم على شكل حرف U, مع تثبيت كلا الطرفين على نفس لوحة الأنبوب. منذ أن تم فصل الغلاف وأنابيب التبادل الحراري, يمكن لحزمة أنبوب التبادل الحراري أن تتوسع وتتقلص بحرية دون التسبب في إجهاد فرق درجة الحرارة بسبب اختلاف درجة حرارة الوسط. يحتوي المبادل الحراري الأنبوبي على شكل حرف U على لوحة أنبوبية واحدة فقط, لا يوجد رأس عائم, وهيكله بسيط نسبيا. يمكن سحب حزمة الأنبوب وتركيبها بحرية لسهولة التنظيف, وله مزايا المبادل الحراري ذو الرأس العائم. لكن, نظرًا لأن أنابيب التبادل الحراري مصنوعة في انحناءات على شكل حرف U بأنصاف أقطار مختلفة, يمكن استبدال أنبوب التبادل الحراري الخارجي بعد التلف, ويمكن استبدال الأنابيب الأخرى. الضرر يمكن أن يمنع الأنبوب فقط. في نفس الوقت, مقارنة مع المبادل الحراري للوحة الأنبوبة الثابتة, لأن أنبوب التبادل الحراري محدود بنصف قطر الانحناء, هناك فجوة في وسط حزمة الأنبوب, ويمكن أن يحدث قصر في الدائرة الكهربائية للسائل بسهولة, التأثير على تأثير نقل الحرارة.
