管壳式换热器的结构由多个关键部件构成，主要包括壳体、传热管束、管板、折流板（又称为挡板）和管箱。壳体通常是圆筒形的设计，内部嵌有管束，管束的两端则固定在管板上。换热过程中，两种流体分别在壳体内外流动，管内流体称为管程流体，而管外流体则称为壳程流体。
为了增强壳程流体的传热效果，通常会在壳体内安装挡板。这些挡板能够提升流体的流速，并促使流体在管束间按预设路径多次横向穿过，从而增强流体的湍流特性。管束的排列方式有两种常见选择，即等边三角形和正方形。等边三角形排列更紧凑，能提高湍动程度和传热系数，而正方形排列则方便管壳外的清洗，特别适合处理易结垢的流体。
换热过程中，流体通过管束一次称为一个管程，通过壳体一次称为一个壳程。最简单的单壳程单管程换热器，通常称为1-1型换热器。为了提高管内流速，有时会在管箱内设置隔板，将管子分组，使得流体在管束内反复通过，这就构成了多管程。同样地，通过在壳体内增加纵向挡板，促使流体多次穿过壳体空间，就形成了多壳程。多管程和多壳程可以结合使用，以优化换热效率。
管壳式换热器(shell and tube heat exchanger)又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。