Un échangeur de chaleur à tubes en U fait référence à un échangeur de chaleur à calandre et à tubes dans lequel le faisceau de tubes est constitué de tubes en U avec des rayons de courbure variables et les deux extrémités des tubes sont fixées sur la même plaque tubulaire. Étant donné que chaque tube en U peut se déplacer librement, aucune contrainte de différence de température n'est générée entre le faisceau de tubes et la coque. Des chicanes et des chicanes longitudinales sont installées à l’intérieur du côté de la coque. Les déflecteurs sont fixés par des tirants, tandis que les déflecteurs longitudinaux sont des plaques rectangulaires installées parallèlement à la direction des tubes de transfert de chaleur pour augmenter la vitesse du fluide côté calandre. Sa structure est plus complexe que l'échangeur de chaleur à plaques tubulaires fixes et plus simple que l'échangeur de chaleur à tête flottante.

L'avantage de l'échangeur de chaleur à tube en U est que la partie arrière flottante résout le problème de contrainte de différence de température et peut être extraite pour le nettoyage. C'est également un échangeur de chaleur qui peut être utilisé pour des différences de température, de pression et de température élevées, il est donc largement utilisé dans l'industrie pétrochimique. La structure couramment utilisée pour relier le faisceau de tubes et la coque d'un échangeur de chaleur à tubes en U consiste à prendre en sandwich une plaque tubulaire entre deux brides de circonférence. Dans cette structure, les forces exercées par les boulons sur les brides des deux côtés de la plaque tubulaire sont égales. La conception des boulons doit prendre en compte les deux côtés de la plaque tubulaire et être conçue avec une charge de boulon plus importante. En état de fonctionnement, la force du boulon est égale à la force de pression du joint plus la force axiale provoquée par la pression moyenne. La force axiale du côté haute pression est importante, ce qui entraîne une force de serrage plus faible sur le joint, tandis que l'inverse est vrai pour le côté basse pression. En supposant que les boulons soient serrés en état de fonctionnement, les exigences d'étanchéité sont d'abord remplies du côté basse pression. Lorsqu'il existe une grande différence de pression entre les deux côtés, si les exigences d'étanchéité ne sont pas encore remplies du côté haute pression, le joint du côté basse pression peut avoir été écrasé, entraînant une fuite potentielle.

Afin de résoudre le problème d'étanchéité de l'échangeur de chaleur à tube en U dans des conditions de différence de pression importante, des trous de boulons avec des sièges surélevés peuvent être ajoutés sur la partie étendue de la plaque tubulaire. Les boulons, joints et brides peuvent être conçus séparément selon les exigences de chaque côté. L'épaisseur de la partie étendue doit répondre aux exigences de force du boulon pour l'étanchéité du côté haute pression. Pendant le processus de pré-serrage, le côté haute pression doit d'abord être scellé avant de sceller le côté basse pression. Une autre approche consiste à relier les deux brides et la plaque tubulaire à l'aide de goujons entièrement filetés. La partie étendue de la plaque tubulaire est usinée avec des filetages internes, d'une épaisseur égale à 1,5 fois le diamètre du goujon. La partie étendue de la plaque tubulaire doit être positionnée plus près du côté haute pression. Des trous de boulons et des trous filetés sont créés sur la partie étendue de la plaque tubulaire pour relier respectivement la bride du côté haute pression et la bride du côté basse pression. Une bride standard peut être utilisée du côté basse pression. Dans la pratique de l'ingénierie, les exigences du processus, la température et d'autres facteurs doivent également être pris en compte avant de prendre une décision.