مبدل حرارتی پوسته لوله دسته‌ای از مبدل‌های حرارتی است. مبدل حرارتی پوسته لوله رایج‌ترین نوع مبدل حرارتی در پالایشگاه‌ها و دیگر صنایع شیمیایی بوده و برای کاربردهای فشار زیاد مناسب است. همان‌گونه که از اسم این مبدل واضح است، این نوع از مبدل شامل یک پوسته (مخزن فشار بزرگ) با دسته از لوله درون آن است. یک سیال از میان لوله‌ها عبور می‌کند و سیال دیگر درون پوسته روی لوله‌ها برای انتقال حرارت بین دو سیال حرکت می‌کند. مجموعه این لوله‌ها دسته لوله نامیده می‌شود و می‌تواند شامل چندین نوع لوله شامل: ساده، پره دار و ... باشد.

• طراحی

   مبدل‌های پوسته لوله می‌توانند در طراحی‌های مختلفی باشند. معمولا انتهای هر لوله از طریق سوراخ‌ها در صفحه لوله به پلنوم متصل است (که گاهی جعبه‌های آب نامیده می‌شود). لوله‌ها می‌توانند صاف یا خمیده به شکل U باشند که در این صورت U-tube نامیده می‌شوند.

   در نیروگاه‌های هسته‌ای که راکتورهای آب متراکم نامیده می‌شوند، مبدل‌های حرارتی ژنراتورهای بخار نامیده شده و مبدل‌های حرارتی پوسته لوله دوفازی هستند که غالبا به شکل U-tube هستند. از این مبدل‌ها برای جوشاندن آب بازیافت شده از سطح کندانسور به بخار برای به حرکت درآوردن توربین برای تولید توان استفاده می‌شود. غالب مبدل‌های حرارتی پوسته لوله 1،2 یا 4 پاسه هستند. این عدد نشانگر تعداد سیال در لوله‌های گذرنده از سیال درون پوسته است. در مبدل حرارتی یک پاسه، سیال از یک انتهای لوله وارد و از انتهای دیگر خارج می‌شود.

   کندانسورهای سطحی در نیروگاه‌ها معمولا 1 پاسه هستند. طراحی‌های 2 یا 4 پاسه به دلیل امکان ورود و خروج از یک جهت رایج هستند.

   معمولا در سمت پوسته بافلهایی موجود هستند که جریان را هدایت می‌کنند و از میان­بر زدن سیال که منجر به کاهش راندمان می‌شود جلوگیری می‌کند. بافل ها معمولا به دسته لوله متصل می‌شوند زیرا می‌توان دسته لوله‌ها را برای نگهداری از مبدل خارج کرد.

   مبدل‌های حرارتی جریان مخالف به دلیل داشتن بیشترین اختلاف دمای میانگین لگاریتمی بین جریان‌های سرد و گرم، راندمان بالایی دارند. بسیاری از شرکت‌ها از مبدل‌های حرارتی دو پاسه با U-tube استفاده نمی‌کنند زیرا که این مبدل‌ها به‌آسانی می‌شکنند و همچنین هزینه ساخت بالاتری دارند.

• انتخاب جنس ماده لوله

   برای داشتن انتقال حرارت مناسب، جنس لوله باید رسانش حرارتی خوبی داشته باشد. به دلیل تمایل لوله‌ها به منبسط شدن در اثر حرارت در دماهای مختلف، تنش‌های حرارتی در حین عملیات رخ می‌دهند. این تنش‌ها علاوه بر تنش‌هایی هستند که از فشار زیاد خود سیال ناشی می‌شوند. جنس ماده لوله می‌بایست با سیال هر دو سمت (پوسته و لوله) برای مدت طولانی و تحت شرایط کاری (دما، فشار، pH و ...) برای حداقل رسانیدن مشکلات احتمالی مانند خوردگی سازگار باشد.معمولا از فلزات شامل آلیاژهای مس، فولاد زنگ نزن،فولاد کربنی، آلیاژ مس غیر آهنی، نیکل، تیتانیوم و اینکونل استفاده می‌شود. از فلوئوروپلیمرها مانند FEP و PFA نیز به دلیل مقاومت بسیار زیاد در برابر دماهای شدیدا زیاد نیز استفاده می‌شود. انتخاب ضعیف جنس ماده می‌تواند منجر به نشتی، آلودگی و افت فشار احتمالی شود.

• کاربردها و استفاده‌ها

   طراحی ساده مبدل‌های حرارتی پوسته لوله، این مبدل‌ها را برای کاربردهای بسیاری ایده ال کرده است. یکی از مرسوم‌ترین کاربردهای آن خنک کردن سیال هیدرولیک و روغن در موتورها است. با انتخاب ماده مناسب، از این مبدل‌ها می‌توان در کاربردهای سرمایش یا گرمایش دیگر مانند استخرهای شنا یا هوا استفاده کرد.