管壳式换热器，其结构简洁，操作可靠，是高温、高压下应用的理想选择。这种换热器由壳体、传热管束、管板、折流板和管箱组成。壳体通常为圆筒形，内置有多根管束，其中两端固定在强固的管板上。

进行换热的是冷热两种流体，一种在内部的管道中流动，被称为“管程流体”，而另一种则在外部的壳体内流动，被称为“壳程流体”。为了提高壳程流体的传热效率，通常会安装挡板来增加其速度，并迫使它通过许多次横向穿过每一根转暖管，以增强湍流现象。

转暖管可以按等边三角形或正方形排列。在等边三角形排列中，由于空间紧凑，外部流量更高，因此传热效率也更高。而正方形排列虽然不如前者效率高，但对清洁易于维护，对结垢风险较低的环境来说更加适宜。

每个循环通过一个完整的转暖单元被称作一个“单个行程”，而通过整个壳室一次被称作一个“单个行程”。图示展示了1-1型换热器，这是最简单的一种形式。为了加快内部水流量，可以在两个方向都设置隔断，将所有转暖通道均分成若干组，使得液体只经过部分通道，然后反复往返，这就是所谓多行程。这项技术同样可以应用到外部水流量以提高其速度并强化混合，从而成为多行程。此外，还可以将这些技术结合起来使用，以最大限度地提升整套系统性能。