در مبدلهای حرارتی پوسته-و-لوله، اختلاف دمای بین سیالات داخل و خارج لولهها منجر به اختلاف دما بین پوسته و بستهبندی لوله میشود. اگر اختلاف دما زیاد باشد، تنش حرارتی قابل توجهی در مبدل حرارتی ایجاد می شود که باعث خم شدن، شکستن یا جدا شدن لوله ها از ورق لوله می شود. بنابراین، زمانی که اختلاف دمای بین بسته لوله و پوسته از 50 درجه بیشتر شود، اقدامات جبرانی مناسب برای حذف یا کاهش تنش حرارتی مورد نیاز است. بر اساس اقدامات جبرانی استفاده شده، مبدلهای حرارتی پوسته-و{-لولهای را میتوان به انواع اصلی زیر طبقهبندی کرد:
① مبدل حرارتی ورق لوله ثابت: ورق های لوله در هر دو انتهای دسته لوله با پوسته یکپارچه شده اند. این ساختار ساده است اما فقط برای عملیات تبادل حرارتی مناسب است که در آن اختلاف دما بین سیالات سرد و گرم کم است و طرف پوسته نیازی به تمیز کردن مکانیکی ندارد. زمانی که اختلاف دما کمی بیشتر باشد و فشار جانبی پوسته خیلی زیاد نباشد، میتوان حلقههای جبران الاستیک را روی پوسته نصب کرد تا تنش حرارتی کاهش یابد.
② مبدل حرارتی سر شناور: ورق لوله در یک انتهای بسته لوله می تواند آزادانه شناور شود و استرس حرارتی را کاملاً از بین ببرد. و کل بسته نرم افزاری لوله را می توان از پوسته برای تمیز کردن و نگهداری مکانیکی آسان استخراج کرد. مبدل های حرارتی سر شناور به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند، اما ساختار آنها نسبتا پیچیده است و هزینه آنها بالا است.
③ مبدلهای حرارتی U-: هر لوله مبدل حرارتی به شکل U- خم میشود، که هر دو انتهای آن به بخشهای بالایی و پایینی ورق لوله ثابت میشود، و توسط بافلهایی در داخل جعبه لوله به اتاقهای ورودی و خروجی جدا میشوند. این نوع مبدل حرارتی تنش حرارتی را کاملاً از بین می برد و ساختار ساده تری نسبت به مبدل های حرارتی سر شناور دارد، اما تمیز کردن سمت لوله به سختی انجام می شود.
④ مبدل های حرارتی فیلم گردابی: مبدل های حرارتی فیلم ورتکس از آخرین فناوری انتقال حرارت فیلم گرما گرداب استفاده می کنند. با تغییر حالت حرکت سیال، اثر انتقال حرارت را افزایش می دهند. هنگامی که محیط از سطح لوله های گرداب عبور می کند، به شدت سطح لوله را تمیز می کند و در نتیجه راندمان انتقال حرارت را بهبود می بخشد. حداکثر راندمان می تواند به 10000 W/m² درجه برسد. این ساختار همچنین به مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت در برابر فشار بالا و عملکردهای ضد جرمگیری دست مییابد. انواع دیگر مبدلهای حرارتی دارای یک الگوی جریان جهت ثابت در کانال سیال هستند که جریانی را در اطراف سطح لوله تبادل حرارتی تشکیل میدهند که ضریب انتقال حرارت همرفتی را کاهش میدهد.