U型管式换热器的主要结构包括管箱、筒体、封头、换热管、接管、折流板、防冲板和导流筒、防短路结构、支座及管壳程的其他附件等。
1、普通换热管
用于传热的换热管通常采用较高级冷拔换热管和普通级冷拔换热管，前者适用于无相变的传热和易振动场合，后者适用于重沸、冷凝传热和无振动的一般场合。
换热管的形式多种多样，光滑管是最传统的形式，因它具有制造容易、单位长度成本低等优点，在当前应用中最为普遍。管子应能承受一定的温差与应力，当管程和壳程流体具有腐蚀性时，管子还应具备抗腐蚀能力。
换热管的长度推荐采用以下系列：1.0m，1.5m，2.0m，2.5m，3.0m，4.5m，6.0m，7.5m，9.0m，12.0m。对于一定的换热面积，较长的换热管是比较经济的，所以工程上的换热器大致是细长形的结构。但换热管过长，将不利于换热器的安装与维护。
管子的材料来源很广，有碳钢、不锈钢、铝、铜、黄铜及其合金、铜镍合金、镍、钦、石墨、玻璃等及其他特殊材料。换热管除采用单一材料制造外，为满足生产要求，也常采用复合管。
2、高效换热管
为了同时扩大管内、外的有效传热面积或强化传热，最大程度地提高管程的传热系数，将换热管的内外表面轧制成各种不同的表面形状，或在管内插入扰流元件，使管内、外流体同时产生湍流，提高换热管的性能，现已开发出多种高效换热管。根据换热管形状和强化传热机理，可划分为表面粗糙管、翅片管、自支撑管、内插件管等类型。
多数高效换热管在管内和管外同时都具有强化传热作用。根据不同工况，采用高效换热管与新型管束支撑物的不同组合，可达到比较理想的传热效果。
管束是一组合件。由管子、折流元件、管板、拉杆、定距管等组装而成。管束将数以百计的管子固定为一个整体，折流元件可以是折流板、折流杆(或折流栅)及其他方式，固定在管板上的拉杆和定距管保持折流元件之间的距离。
为方便管束从换热器中拉出进行维护，管束的重量不能太大，同时应允许污垢的累积和沉淀物的形成。管束不能填满整个壳体，管束与壳体之间的间隙会有旁路流体流过，为改善间隙处的流动状态，应考虑设置密封条或流体再分布装置。
管板是管壳式换热器最重要的零部件之一。大多数管板是圆形的平板，钻孔后排布换热管，承受管程、壳程压力和温度的作用，将管程和壳程的流体分隔。管板的成本直接左右整台换热器的成本，管板的安全可靠也是换热器正常运行的重要保障。
管板是壳程与管程的屏障，当换热介质无腐蚀或腐蚀轻微时，一般采用低碳钢、低合金钢制造或锻造管板。换热介质有腐蚀性时，管板应采用耐腐蚀材料，如不锈钢。但当管板厚度较大时，整体不锈钢管板价格昂贵。工程上往往采用复合钢板。
壳体直径较大的管壳式换热器大多采用管箱结构。管箱位于换热器的两端，其作用是把从管道输送来的流体均匀地分布到各换热管和把管内流体汇集在一起送出换热器。在多管程的管壳中，管箱还起到改变流体流向的作用。
管箱的结构形式主要由换热器是否需要清洗或管束是否需要分程等因素来决定。大致有封头型、筒型两种基本类型。
换热器中，管板是管程、壳程的屏障，与管板直接相连的有壳体、管箱和管子。管板与壳体的连接形式分为不可拆式和可拆式，前者如固定管板式换热器中管板与壳体的连接。后者如U形管式、浮头式及填料函式和滑动管板式的换热器管板与壳体的连接。不可拆式的连接。将壳体与管板直接焊在一起；可拆式的连接，管板本身通常不直接与壳体接触，而是通过法兰与壳体间接相连或是由连接在壳体与管箱上的两法兰夹持固定。
