يشير المبادل الحراري على شكل حرف U إلى مبادل حراري على شكل غلاف وأنبوب حيث تتكون حزمة الأنبوب من أنابيب على شكل حرف U ذات أنصاف أقطار انحناء مختلفة، ويتم تثبيت طرفي الأنابيب على نفس لوح الأنبوب. وبما أن كل أنبوب على شكل حرف U يمكن أن يتحرك بحرية، فلا يوجد ضغط فرق في درجة الحرارة يتولد بين حزمة الأنبوب والقشرة. يتم تثبيت الحواجز والحواجز الطولية داخل جانب الصدفة. يتم تثبيت الحواجز بواسطة قضبان ربط، في حين أن الحواجز الطولية عبارة عن ألواح مستطيلة مثبتة بالتوازي مع اتجاه أنابيب نقل الحرارة لزيادة سرعة السائل الموجود على جانب الصدفة. هيكلها أكثر تعقيدًا من المبادل الحراري للوحة الأنبوبة الثابتة وأبسط من المبادل الحراري ذو الرأس العائم.

تتمثل ميزة المبادل الحراري على شكل حرف U في أن جزء الذيل العائم الحر يحل مشكلة إجهاد فرق درجة الحرارة ويمكن سحبه للتنظيف. وهو أيضًا مبادل حراري يمكن استخدامه لدرجات الحرارة المرتفعة والضغط العالي والفرق الكبير في درجات الحرارة، لذلك يستخدم على نطاق واسع في صناعة البتروكيماويات. إن الهيكل الشائع الاستخدام لتوصيل حزمة الأنبوب وقشرة المبادل الحراري للأنبوب على شكل حرف U هو وضع ورقة أنبوب واحدة بين حافتين محيطيتين. في هذا الهيكل، تكون القوى التي تمارسها البراغي الموجودة على الشفاه على جانبي لوحة الأنبوب متساوية. يجب أن يأخذ تصميم البراغي كلا جانبي لوح الأنبوب في الاعتبار وأن يتم تصميمه بحمل مسمار أكبر. في حالة التشغيل، قوة الترباس تساوي قوة ضغط الحشية بالإضافة إلى القوة المحورية الناتجة عن الضغط المتوسط. القوة المحورية على جانب الضغط العالي كبيرة، مما يؤدي إلى قوة تثبيت أصغر على الحشية، بينما العكس صحيح بالنسبة لجانب الضغط المنخفض. بافتراض أن البراغي مشدودة في حالة التشغيل، فإن متطلبات الختم يتم تلبيتها أولاً على جانب الضغط المنخفض. عندما يكون هناك فرق كبير في الضغط بين الجانبين، إذا لم يتم استيفاء متطلبات الختم على جانب الضغط العالي، فقد يتم سحق الحشية الموجودة على جانب الضغط المنخفض، مما يؤدي إلى تسرب محتمل.

من أجل حل مشكلة الختم للمبادل الحراري للأنبوب U في ظل ظروف فرق الضغط الكبير، يمكن إضافة فتحات المسامير ذات المقاعد المرتفعة على الجزء الممتد من لوح الأنبوب. يمكن تصميم البراغي والحشيات والفلنجات بشكل منفصل وفقًا لمتطلبات كل جانب. يجب أن يفي سمك الجزء الممتد بمتطلبات قوة الترباس للإغلاق على جانب الضغط العالي. أثناء عملية الشد المسبق، يجب أن يتم إغلاق جانب الضغط العالي أولاً قبل إغلاق جانب الضغط المنخفض. هناك طريقة أخرى تتمثل في توصيل الحافتين وصفيحة الأنبوب باستخدام مسامير ملولبة بالكامل. يتم تشكيل الجزء الممتد من صفيحة الأنبوب بخيوط داخلية، بسمك يساوي 1.5 مرة قطر المسمار. يجب وضع الجزء الممتد من لوح الأنبوب بالقرب من جانب الضغط العالي. يتم إنشاء فتحات المسامير والثقوب الملولبة على الجزء الممتد من لوح الأنبوب لتوصيل الحافة على جانب الضغط العالي والشفة على جانب الضغط المنخفض، على التوالي. يمكن استخدام فلنجة قياسية على جانب الضغط المنخفض. في الممارسة الهندسية، ينبغي أيضًا أخذ متطلبات العملية ودرجة الحرارة والعوامل الأخرى في الاعتبار قبل اتخاذ القرار.