シンプルな構造のステンレス鋼製管状ヒーター

管状熱交換器は、シェル、伝熱管束、管板、バッフル板（バッフル）、管箱などの構成要素から成ります。シェルは主に円筒形で、内部に管束が設置され、管束の両端は管板に固定されています。熱交換に用いられる流体は、冷流体と温流体の2種類です。管内を流れる流体は管側流体と呼ばれ、管外を流れる流体はシェル側流体と呼ばれます。管外の流体の伝熱係数を向上させるため、通常、シェル内部に複数のバッフルが設置されます。バッフルはシェル側の流速を増加させ、流体が所定の経路に従って管束を複数回通過するように促し、流体の乱流度を高めます。伝熱管は管板上に正三角形または正方形に配置できます。正三角形配置は比較的コンパクトで、管外の流体の乱流度が高く、伝熱係数も大きくなります。正方形配置は管外の清掃が容易で、スケールが付着しやすい流体に適しています。

管状熱交換器の主な制御パラメータは、加熱面積、温水流量、熱交換容量、および熱媒体パラメータである。

流体がチューブ束を通過するたびに、それをチューブパスと呼びます。シェルを通過するたびに、それをシェルパスと呼びます。図は、最も単純なシングルシェル・シングルチューブ熱交換器（タイプ1-1熱交換器と略記）を示しています。パイプ内の流速を向上させるために、パイプボックスの両端にバッフルを設置して、すべてのパイプを複数のグループに分割することができます。このようにして、流体は毎回チューブの一部のみを通過するため、チューブ束内で何度も往復することになり、これをマルチチューブパスと呼びます。同様に、パイプ外の流速を上げるために、シェル内に縦方向のバッフルを設置して、流体がシェル空間を複数回通過するように強制することもできます。これをマルチシェルパスと呼びます。マルチチューブおよびマルチシェルプロセスは併用できます。