Uno scambiatore di calore a fascio tubiero-- è costituito da un guscio, un fascio tubiero per il trasferimento di calore, una piastra tubiera, dei deflettori e una scatola tubiera. Il mantello è solitamente cilindrico, contenente il fascio tubiero, con entrambe le estremità fissate alla piastra tubiera. I due fluidi che scambiano calore sono chiamati fluido-lato tubo e fluido lato-involucro; uno scorre all'interno dei tubi. Per migliorare il coefficiente di scambio termico del fluido all'esterno dei tubi, all'interno del mantello vengono solitamente installati più deflettori. Questi deflettori aumentano la velocità del fluido lato mantello-, costringendolo a passare attraverso il fascio tubiero lateralmente più volte lungo un percorso predeterminato, aumentando così la turbolenza. I tubi di scambio termico possono essere disposti sulla piastra tubiera secondo un triangolo equilatero o un quadrato. Una disposizione a triangolo equilatero è più compatta, con conseguente maggiore turbolenza e un coefficiente di scambio termico maggiore; la disposizione quadrata facilita la pulizia esterna dei tubi ed è adatta per fluidi soggetti a incrostazioni.
I principali parametri di controllo di uno scambiatore di calore a fascio tubiero--sono l'area di riscaldamento, la portata dell'acqua calda, la capacità di scambio termico e i parametri del mezzo di calore.
Un passaggio del fluido attraverso il fascio tubiero è chiamato passaggio unico del tubo; un passaggio attraverso la shell è chiamato passaggio della shell. Il diagramma mostra lo scambiatore di calore a passaggio singolo-shell-singolo,-tubo-passo più semplice, spesso abbreviato come scambiatore di calore di tipo 1-1. Per aumentare la velocità del fluido all'interno dei tubi è possibile installare dei deflettori nei fasci tubieri ad entrambe le estremità, dividendo tutti i tubi in più gruppi. In questo modo il fluido attraversa solo una porzione dei tubi alla volta, percorrendo quindi più volte il fascio tubiero; questo è chiamato passaggio multi-tubo. Allo stesso modo, per aumentare la velocità del flusso all'esterno dei tubi, è possibile installare dei deflettori longitudinali all'interno del mantello, costringendo il fluido a passare più volte attraverso lo spazio del mantello; questo è chiamato passaggio multi-shell. Gli scambiatori di calore a passaggio multi-tubo e a passaggio multiinvolucro possono essere utilizzati in combinazione.