ช่องทางการไหลของของไหลที่เกิดขึ้นภายในท่อแลกเปลี่ยนความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบชุดท่อจะเรียกว่าด้านท่อ (tube side) ในขณะที่ช่องทางการไหลของของไหลภายนอกท่อแลกเปลี่ยนความร้อนจะเรียกว่าด้านเปลือก (shell side) ตัวกลางทำงานหนึ่งชนิดจะไหลเข้าสู่ท่อถ่ายเทความร้อนผ่านหัวต่อเข้า (inlet nozzle) ที่ส่วนหัวช่องทาง โดยสามารถออกแบบโครงสร้างด้านท่อให้เป็นแบบไหลผ่านครั้งเดียว สองครั้ง หรือสี่ครั้ง ตามความต้องการของกระบวนการผลิต อีกตัวกลางทำงานหนึ่งจะไหลเข้าสู่ส่วนเปลือกผ่านหัวต่อเข้าที่ปลายด้านหนึ่งของเปลือก และกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอภายนอกท่อถ่ายเทความร้อน สามารถติดตั้งแผ่นกั้น (baffles) ชนิดและจำนวนที่แตกต่างกันระหว่างชุดท่อเพื่อปรับรูปแบบการไหลให้สอดคล้องกับข้อกำหนดของกระบวนการผลิต
สื่อที่ทำงานสองชนิดซึ่งมีอุณหภูมิแตกต่างกันไหลเข้าสู่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน สื่อที่มีอุณหภูมิสูงกว่าจะถ่ายโอนความร้อนไปยังสื่อที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าผ่านผนังของท่อแลกเปลี่ยนความร้อน สื่อที่มีอุณหภูมิสูงจะลดอุณหภูมิลง ในขณะที่สื่อที่มีอุณหภูมิต่ำจะเพิ่มอุณหภูมิขึ้น จึงทำให้เกิดกระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างของไหลทั้งสองชนิด
ระบบความร้อนของหม้อไอน้ำ: การแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างไอน้ำกับน้ำร้อน และคอนเดนเซอร์สำหรับกู้คืนพลังงานความร้อนเสีย · อุตสาหกรรมเคมี: การระบายความร้อนของน้ำมันความร้อน การแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับสารละลายกรดและด่าง การควบแน่นของตัวทำละลาย · สถานีแลกเปลี่ยนความร้อนขนาดใหญ่สำหรับระบบปรับอากาศและระบายอากาศ (HVAC): ชิ้นส่วนหลักสำหรับหน่วยแลกเปลี่ยนความร้อนขั้นต้นที่ใช้น้ำร้อนอุณหภูมิสูง · อุตสาหกรรมอาหารและยา: ชุดท่อสแตนเลสแบบสุขอนามัยสำหรับการให้ความร้อนและระบายความร้อนของยาเหลวและผลิตภัณฑ์นม
