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La caldaia a tubi di fumo (anche caldaia a tubi di fiamma) è un generatore di vapore, appartenente alla categoria delle caldaie a grande volume di acqua, nel quale i gas di combustione provenienti da un forno vengono fatti passare attraverso uno o più tubi posti in parallelo immersi dentro un contenitore cilindrico di acqua. Il calore dei gas di combustione viene ceduto per conduzione termica alle pareti dei tubi e da queste trasferito all'acqua determinandone il riscaldamento fino al passaggio allo stato di vapore. Le prime caldaie di tale tipo furono concepite con una singola canna fumaria di grande diametro che passava attraverso un serbatoio pieno d'acqua; successivamente questa venne sostituita da due o un numero più o meno grande di tubi allo scopo di aumentare la superficie di riscaldamento a contatto con il liquido. Il serbatoio venne realizzato solitamente di forma cilindrica in quanto tale forma è la più adatta come resistenza alla deformazione per un contenitore a pressione. Tale serbatoio cilindrico può essere posto in posizione orizzontale o verticale. La posizione verticale è migliore ai fini del tiraggio naturale dei fumi ma la meno adatta per ragioni di ingombro, se si tratta di una caldaia ad uso mobile. La caldaia a tubi di fiamma, nella configurazione orizzontale, è stata ampiamente utilizzata su quasi tutti i tipi di locomotiva a vapore, sia ferroviaria che stradale. In alcuni casi, ma solo per macchine di potenza relativamente ridotta, si è preferita la forma verticale. La caldaia a tubi di fiamma orizzontali è tipica anche di buona parte delle applicazioni marine.