壳管式换热器由内外两种尺寸不同的管子组成同心圆套管，其中外侧的空间称为壳程，内部管道称为管程。两种不同的流体在壳程和管程中分别流动，以实现热量交换。管程的数量通常有1至8个，常用的有1、2或4管程。增加管程数量可以提高管内流速，增强对流换热效果。然而，管内流速受到压力降等条件的限制，在工业应用中，水和类似流体的流速通常设为1至2.5米/秒，大型的冷却塔中的水流速可增至3米/秒，而气体和蒸汽的流速可在8至30米/秒之间选择。

壳程的形式大致可以分为以下几种：

1. 单壳程换热器：在壳程内可以加入不同形式的折流板，目的是增加流体的流速，从而强化热交换。这是应用最广泛的一种换热器。在单组分冷凝的真空操作中，可以将接管移至壳体中心。

2. 双壳程换热器：通过在壳程中加入纵向隔板，可以提高壳程的流速，改善热交换效率，且比两个换热器串联更经济。

3. 分流式换热器：适用于流量大且压降要求低的情况，隔板可以采用孔板，用作冷凝器时尤其适用。

4. 双分流式换热器：适用于压降要求低且流体温度变化不大的情况，也适用于温差大或管程对流换热系数大的场合。

套管式换热器以同心套管中的内管作为热交换元件。两种不同直径的管子套在一起形成同心套管，每段套管称为“一程”。每程的内管（传热管）通过U形肘管连接，而外管则用短管连接成排，并固定在支架上。热量通过内管管壁从一个流体传递到另一个流体。通常，热流体（A流体）从上方引入，而冷流体（B流体）从下方引入。套管中外管的两端与内管通过焊接或法兰连接。内管与U形肘管多用法兰连接，便于传热管的清洗和更换。每程传热管的有效长度通常为4至7米。这种换热器的传热面积可达18平方米，适用于小容量的热交换。当内外管壁温差较大时，可以在外管设置U形膨胀节或采用填料函滑动密封，以减小由温差引起的应力。管子可以由钢、铸铁、铜、钛、陶瓷或玻璃等材料制成，若选材得当，它还可以用于腐蚀性介质的换热。