Skal- och rörvärmeväxlaren består av ett skal, ett värmeöverföringsrörspaket, ett rörark, en skärmplatta (baffelplatta) och en rörlåda. Skalet är mestadels cylindriskt och ett rörknippe är installerat inuti, och de båda ändarna av rörknippet är fixerade på rörplattan. Det finns två typer av heta och kalla vätskor för värmeväxling, en strömmar inuti röret, kallat rörsidevätska; den andra flödar utanför röret, kallad skal-sidan vätska. För att förbättra värmeöverföringskoefficienten för vätskan utanför röret installeras vanligen flera bafflar i skalet. Baffeln kan öka hastigheten hos skal-sidofluiden och tvinga vätskan att passera genom rörknippet flera gånger på ett specificerat avstånd och förbättra graden av fluidumturbulens. Värmeväxlingsrören kan arrangeras i liksidiga trianglar eller kvadrater på rörarket. Det liksidiga triangelarrangemanget är relativt kompakt, vätskan utanför röret är mycket turbulent och värmeöverföringskoefficienten är stor; det fyrkantiga arrangemanget är bekvämt för rengöring utanför röret och är lämpligt för vätskor som är benägna att skala.
Varje gång vätskan passerar genom rörknippet kallas en rörpass; varje gång vätskan passerar genom skalet kallas ett skalpass. Bilden visar den enklaste enkelrörsvärmeväxlaren med en skal, kort kallad värmeväxlare av typen 1-1. För att öka fluidhastigheten i röret kan skiljeväggar ställas in i rörlådorna i båda ändarna för att dela upp alla rören i flera grupper. På detta sätt passerar vätskan endast genom en del av röret åt gången och återgår således till och från rörknippet flera gånger. Detta kallas ett multi-rör pass. På liknande sätt, för att öka flödeshastigheten utanför röret, kan en längsgående baffel också installeras i skalet för att tvinga vätskan att passera genom skalutrymmet flera gånger, vilket kallas flera skalpass. Multi-tube och multi-shell-processer kan användas tillsammans.