مبدلهای حرارتی لوله و تیوب به طور گسترده در تولید مواد شیمیایی و الکل استفاده میشوند. این مبدلها عمدتاً از پوسته، ورق لوله، لوله تبادل حرارت، سرسیلندر، بافل و غیره تشکیل شدهاند. جنس مورد نیاز میتواند از فولاد کربنی ساده، مس یا فولاد ضد زنگ باشد. در طول تبادل حرارت، سیال از لوله اتصال سرسیلندر وارد میشود، در لوله جریان مییابد و از لوله خروجی در انتهای دیگر سرسیلندر که سمت لوله نامیده میشود، خارج میشود. سیال دیگری از محل اتصال پوسته وارد میشود و از انتهای دیگر پوسته جریان مییابد. یک نازل به بیرون جریان مییابد که مبدل حرارتی پوسته و تیوب سمت پوسته نامیده میشود.
ساختار مبدل حرارتی پوسته و لوله نسبتاً ساده، جمع و جور و ارزان است، اما تمیزکاری مکانیکی را نمیتوان در خارج از لوله انجام داد. دسته لوله مبدل حرارتی به صفحه لوله متصل است، صفحات لوله به ترتیب به دو انتهای پوسته جوش داده شدهاند، پوشش بالایی به پوشش بالایی متصل است و پوشش بالایی و پوسته دارای یک ورودی مایع و یک لوله خروجی آب هستند. معمولاً یک سری بافل عمود بر دسته لوله در خارج از لولههای مبدل حرارتی پوسته و لوله نصب میشوند. در عین حال، اتصال بین لوله و صفحه لوله و پوسته صلب است و دو سیال با دماهای مختلف در داخل و خارج لوله وجود دارد. بنابراین، هنگامی که اختلاف دما بین دیواره لوله و دیواره پوسته زیاد باشد، به دلیل انبساط حرارتی متفاوت این دو، تنش اختلاف دمای زیادی ایجاد میشود، به طوری که لولهها از صفحه لوله مبدل حرارتی پوسته و لوله پیچ خورده یا شل میشوند و حتی به مبدل حرارتی آسیب میرسد.
برای غلبه بر تنش اختلاف دما، مبدل حرارتی پوسته و لوله باید دارای یک دستگاه جبران اختلاف دما باشد. به طور کلی، هنگامی که اختلاف دما بین دیواره لوله و دیواره پوسته بیشتر از 50 درجه سانتیگراد باشد، به دلایل ایمنی، مبدل حرارتی لوله و لوله باید دارای یک دستگاه جبران اختلاف دما باشد. با این حال، دستگاه جبران (اتصال انبساطی) فقط زمانی قابل استفاده است که اختلاف دما بین دیواره پوسته و دیواره لوله کمتر از 60 تا 70 درجه سانتیگراد باشد و فشار سیال سمت پوسته زیاد نباشد. به طور کلی، هنگامی که فشار سمت پوسته از 0.6 مگاپاسکال بیشتر شود، به دلیل ضخامت حلقه جبران، انبساط و انقباض دشوار است. اگر اثر جبران اختلاف دما از بین برود، باید ساختارهای دیگری در نظر گرفته شود.
فیلم داغ جریان گردابی مبدل حرارتی پوسته و لوله عمدتاً از فناوری انتقال حرارت فیلم داغ جریان گردابی استفاده میکند که با تغییر حالت حرکت سیال، اثر انتقال حرارت را افزایش میدهد. تا 10000 وات بر متر مربع. در عین حال، ساختار عملکردهای مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت در برابر فشار بالا و ضد پوسته شدن را نیز محقق میکند. کانالهای سیال انواع دیگر مبدلهای حرارتی به شکل جریان جهتدار هستند و گردشی را روی سطح لولههای تبادل حرارت تشکیل میدهند که ضریب انتقال حرارت همرفتی را کاهش میدهد.