محبوبیت مبدل ‌های پوسته و لوله منجر به ایجاد یک نامگذاری استاندارد برای تعیین و استفاده آنها توسط انجمن تولیدکنندگان مبدل‌ های لوله‌ ای، معروف به TEMA شده است که برای تکمیل استاندارد ASME بویلر و مخزن تحت فشار، بخش VIII، بخش 1 در نظر گرفته شده است. TEMA سه استاندارد مکانیکی را ارائه می دهد که طراحی، ساخت و مواد مبدل های حرارتی پوسته و لوله را به شرح زیر مشخص می کند:

• کلاس R: نفت و موارد مرتبط.
• کلاس C: فرآیندهای تجاری و عمومی.
• کلاس B: خدمات فرآیند شیمیایی.

سه نوع مبدل حرارتی پوسته و لوله وجود دارد:

• مبدل های Fixed tube sheet
• مبدل های U-tube
• مبدل های Floating header

• A-Type front header
• B-Type Front Header
• C-Type front header
• D-Type front header
• N-Type front header
• Y-Type front header
• E-Type shell
• F-Type shell
• G-Type shell
• H-Type shell
• J-Type shell
• K-Type shell
• X-Type shell
• L-Type rear header
• M-Type rear header
• N-Type rear header
• P-Type rear header
• S-Type rear header
• T-Type rear header
• U-tube
• W-Type rear

انتخاب قطر لوله بصورت توافقی با در نظر گرفتن ماهیت رسوب پذیری سیالات، فضای موجود و هزینه صورت می گیرد. لوله هایی با قطر خارجی 19.05 و 25.4 میلی متر بیشترین استفاده را دارند، اما ممکن است واحدهای کوچک با سیالات تمیز از لوله هایی با قطر بیرونی 6.35 میلی متر استفاده کنند. حداکثر طول لوله برای مبدل های متحرک ممکن است حدود 9 متر محدود شود و حداکثر طول لوله برای مبدل های fixed tube sheet  اهمیت کمتری دارد اما ممکن است به حدود 15 متر محدود شود. لوله ها در قالب های مثلثی یا مربعی در تیوب شیت ها قرار می گیرند. چیدمان های مربعی جهت مواردیست که به تمیز کردن مکانیکی سطح لوله نیاز است. آرایش مثلثی باعث قرار گیری لوله های بیشتری در یک فضای معین می شود. کوتاه ترین فاصله مرکزی بین لوله ها محل pitch لوله ها است. فاصله لوله به نسبت استقرار/ قطر لوله که معمولاً 1.25 یا 1.33 است به دست می‌آید. از آنجایی که مبدل های مربع شکل جهت هدف های تمیز کردن استفاده می شود، حداقل فاصله 6.35 میلی متر (0.25 اینچ) بین لوله ها مجاز است.

بافل ها در سمت پوسته نصب می شوند تا به دلیل افزایش تلاطم، سرعت انتقال حرارت بالاتری داشته باشند و لوله ها را پشتیبانی کنند و در نتیجه احتمال آسیب ناشی از ارتعاش را کاهش دهند. سه نوع بافل وجود دارد که از لوله ها حمایت می کند و باعث افزایش جریان در لوله ها می شود:

• تک سگمنتال
• دو سگمنتال
• بافل ‌های سگمنتال سه‌ گانه رایج‌ ترین بافل‌ های سگمنتال هستند، اما در مواردی که طراحی با افت فشار سمت پوسته کنترل می ‌شود، ممکن است با استفاده از بافل ‌های سگمنتال دوتایی یا سه‌ گانه به میزان قابل توجهی کاهش یابد. فاصله مرکز تا مرکز بین بافل ‌ها را بافل-پیچ می ‌گویند و می‌ توان آن را برای تغییر سرعت جریان متقاطع تنظیم کرد. در عمل pitch بافل معمولاً بزرگتر از فاصله ای برابر با قطر داخلی پوسته یا نزدیکتر از فاصله ای برابر با یک پنجم قطر یا 50.8 میلی متر (2 اینچ) هر کدام بزرگتر نیست. برای اینکه سیال به سمت عقب و جلو در لوله ها جریان یابد، بخشی از بافل جدا می شود. ارتفاع این قسمت به صورت درصدی از قطر پوسته که به آن بافل برش گفته می شود، نشان داده خواهد شد. برش معمولی بافل برای بافل های تک سگمنت 15-40٪ و برای بافل های دو سگمنتال 20-30٪ است. اندازه برش بافل باید همراه با pitch بافل در نظر گرفته شود. طبیعی است که اندازه برش بافل و pitch بافل به ترتیب تقریباً برابر با سرعت جریان آن از طریق پنجره و crossflow باشند. در پوسته های TEMA انواع G، H، K و X، سیال سمت پوسته نیازی به جریان یافتن به داخل باندل ندارد، در این صورت نیازی به بافل های متقاطع نیست. از بافل های دایره کامل یا صفحات پشتیبانی که اصلا بریده نشده اند استفاده می شود و هر لوله در هر بافل پشتیبانی می شود. از بافل های دایره کامل یا صفحات پشتیبانی که اصلا بریده نشده اند استفاده می شود و هر لوله در هر بافل پشتیبانی می شود. به منظور مونتاژ باندل، باید فاصله معقولی بین بافل و لوله وجود داشته باشد، اما اگر فاصله بیش از حد بزرگ باشد، ممکن است تأثیر نا مطلوبی بر انتقال حرارت داشته باشد و مشکلات ارتعاش ناشی از جریان را افزایش دهد. روش مرسوم این است که سوراخ 0.4-1.0 میلی متر بزرگتر از قطر بیرونی لوله، بسته به سرویس، اندازه لوله و pitch بافل سوراخ شود.

این صفحه حدود 6 میلی متر ضخامت دارد و به صورت صاف یا منحنی است که ابعاد آن بزرگتر از سوراخ نازل است. در برابر آسیبی که به دلیل وجود ذرات جامد یا قطرات مایع و برای محافظت از لوله های زیر نازل سیالاتی که سمت پوسته هستند ، ممکن است به این صفحه نیاز باشد.

میله های اتصال و فاصله دهنده ها باندل را نگه می دارند و بافل ها را در موقعیت های صحیح خود قرار می دهند. میله های اتصال به ورق لوله ثابت پیچ می شوند و طول بسته را تا آخرین بافل گسترش می دهند. همه میله ‌ها دارای لوله‌ های فاصله‌ دهنده هستند. هر فاصله دهنده ی لوله یا پایپ قطر داخلی آن بیشتر از قطر میله اتصال است و طول آن برابر با فاصله بافل مورد نیاز است.  مسیرهای نشتی پوسته نامطلوب، مانند شکاف های ناشی از پارتیشن های عبوری یا شکاف های بین باندل و پوسته، باید توسط میله های اتصال و اسپیسر مسدود شوند.

• سطوح توسعه یافته: لوله ها می توانند هم در داخل و هم در بیرون به صورت پره‌بندی (finned) قرار گیرند. این شاید قدیمی ترین شکل افزایش انتقال حرارت باشد. پره‌بندی معمولاً زمانی مطلوب است که سیال دارای ضریب انتقال حرارت پایین باشد. پره‌بندی نه تنها ضریب آن را افزایش می دهد، بلکه سطح انتقال حرارت را نیز افزایش می دهد. متداول ترین نوع " low fin tubing" است که معمولاً پره ها 1.5 میلی متر ارتفاع و 19 پره در هر اینچ هستند.
• Tube inserts: اینسرت های سیمی، توربولاتورها یا میکسرهای ساکن داخل لوله قرار می گیرند تا حرکت ایجاد کنند. این دستگاه ها برای سیالات با چسبندگی بالا که در جریان مسیر قرار دارند، موثرتر هستند. اینسرت ها اغلب برای انتقال حرارت مایع و برای تقویت جوش استفاده می شوند. معمولاً اینسرت ها تاثیری بر متراکم شدن لوله ندارند و تقریباً همیشه افت فشار را افزایش می دهند.
• تغییر شکل لوله ها: تغییر شکل لوله به صورت موج دار، پیچ خورده یا مارپیچی می باشد. بنابراین، لوله های پیچ خورده ضریب انتقال حرارت ، تلاطم و جوش را افزایش می دهند.

طراحی حرارتی مبدل پوسته و لوله یک فرآیند تکراری است که با استفاده از برنامه های کامپیوتری مانند سرویس انتقال حرارت و جریان سیالات (HTFS) یا تحقیقات انتقال حرارت (HTRI) انجام می شود. به منظور محاسبه ضرایب انتقال حرارت و افت فشار، می بایست تصمیمات اولیه در خصوص طرفین سیالات، نوع هدر جلو و عقب، نوع پوسته، نوع بافل، قطر لوله و طرح لوله گرفته شود. طول لوله، قطر پوسته، pitch بافل و تعداد گذرگاه های لوله نیز موارد اصلی در طول هر تکرار هستند که جهت انتقال حداکثر حرارت کلی در افت فشار مشخص شده، انتخاب می ‌شوند. طراحی مکانیکی مبدل پوسته و لوله با استفاده از برنامه های کامپیوتری مانند PV Elite انجام می شود که اطلاعاتی در مورد مواردی مانند ضخامت پوسته، ضخامت فلنج، ضخامت نازل و غیره ارائه می دهد اما فشار ها نباید بیشتر از فشار های مجاز باشد.