Dans les échangeurs de chaleur à calandre-et-à tubes, la différence de température entre les fluides à l'intérieur et à l'extérieur des tubes entraîne une différence de température entre la calandre et le faisceau de tubes. Si la différence de température est importante, une contrainte thermique importante sera générée au sein de l'échangeur de chaleur, provoquant la courbure, la rupture ou le détachement des tubes de la plaque tubulaire. Par conséquent, lorsque la différence de température entre le faisceau de tubes et la coque dépasse 50 degrés, des mesures de compensation appropriées sont nécessaires pour éliminer ou réduire les contraintes thermiques. Sur la base des mesures de compensation utilisées, les échangeurs de chaleur à calandre-et-à tubes peuvent être classés dans les types principaux suivants :
① Échangeur de chaleur à plaques tubulaires fixes : les plaques tubulaires aux deux extrémités du faisceau de tubes sont intégrées à la coque. Cette structure est simple mais ne convient que pour les opérations d'échange thermique où l'écart de température entre les fluides chauds et froids est faible et le côté calandre ne nécessite pas de nettoyage mécanique. Lorsque la différence de température est légèrement plus grande et que la pression côté coque-n'est pas trop élevée, des anneaux de compensation élastiques peuvent être installés sur la coque pour réduire les contraintes thermiques.
② Échangeur de chaleur à tête flottante : la plaque tubulaire à une extrémité du faisceau de tubes peut flotter librement, éliminant complètement les contraintes thermiques ; et l'ensemble du faisceau de tubes peut être extrait de la coque pour faciliter le nettoyage et l'entretien mécanique. Les échangeurs de chaleur à tête flottante sont largement utilisés, mais leur structure est relativement complexe et leur coût est élevé.
③ Échangeurs de chaleur à tubes en U- : chaque tube d'échange de chaleur est plié en forme de U-, avec les deux extrémités fixées aux sections supérieure et inférieure de la même plaque tubulaire, séparées en chambres d'entrée et de sortie par des chicanes à l'intérieur de la boîte à tubes. Ce type d'échangeur de chaleur élimine complètement le stress thermique et présente une structure plus simple que les échangeurs de chaleur à tête flottante, mais le côté tube est difficile à nettoyer.
④ Échangeurs de chaleur à film thermique Vortex : les échangeurs de chaleur à film thermique Vortex utilisent la dernière technologie de transfert de chaleur à film thermique vortex. En modifiant l'état de mouvement du fluide, ils augmentent l'effet de transfert de chaleur. Lorsque le fluide passe sur la surface des tubes vortex, il parcourt fortement la surface du tube, améliorant ainsi l'efficacité du transfert de chaleur. L'efficacité maximale peut atteindre 10 000 W/m². Cette structure atteint également des fonctions de résistance à la corrosion, de résistance à haute température, de résistance à haute pression et d'anti-calcaire. D'autres types d'échangeurs de chaleur ont un modèle d'écoulement à direction fixe-dans le canal de fluide, formant un écoulement autour de la surface du tube d'échange thermique, ce qui réduit le coefficient de transfert de chaleur par convection.