Ο εναλλάκτης θερμότητας κελύφους και σωλήνα αποτελείται κυρίως από κέλυφος, δέσμη σωλήνων, φύλλο σωλήνα και κεφαλή. Μεταξύ αυτών, ένα υγρό (συνήθως ένα ψυχρότερο υγρό) ρέει στην πλευρά του σωλήνα και το άλλο υγρό (συνήθως ένα θερμότερο υγρό) ρέει στην πλευρά του κελύφους. Λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ των δύο, η θερμότητα μεταφέρεται από το υγρό υψηλής θερμοκρασίας στο υγρό χαμηλής θερμοκρασίας, συνειδητοποιώντας έτσι την ανταλλαγή θερμότητας.
Συγκεκριμένα, όταν το ζεστό υγρό εισέρχεται στην πλευρά του κελύφους, η θερμότητα του μεταφέρεται στο κρύο υγρό στην πλευρά του σωλήνα μέσω του τοιχώματος του σωλήνα. Αυτή η μέθοδος μεταφοράς θερμότητας δεν είναι μόνο αποτελεσματική, αλλά και μπορεί να ελέγξει αποτελεσματικά τη θερμοκρασία του υγρού. Επιπλέον, ο εναλλάκτης θερμότητας κελύφους και σωλήνα μπορεί επίσης να σχεδιαστεί ως δομή μονής διέλευσης ή πολλαπλών πελατών σύμφωνα με τις πραγματικές ανάγκες για την κάλυψη διαφορετικών απαιτήσεων ανταλλαγής θερμότητας.