換熱器的工作原理很簡單，就是通過熱傳導將一個物體的熱量傳遞給另一個物體。但是根據換熱器的類型不同，具體的工作原理和使用方法也不同。例如，空氣換熱器主要用于干燥系統中的空氣加熱，是熱風裝置中的主要設備。
換熱器的工作原理是，換熱器內流體的相對流向一般有順流和逆流兩種。順流時，入口處兩流體的溫差更大，并沿傳熱面逐漸減小。逆流時，兩種流體沿傳熱面的溫差是均勻的。
在冷熱流體進出口溫度不變的情況下，當兩種流體之間沒有相變時，逆流時的平均溫差在下游更大，在下游最小。在傳熱相同的情況下，利用逆流可以增加平均溫差，減小換熱器的傳熱面積;如果傳熱面積不變，使用逆流可以減少加熱或冷卻流體的消耗。前者可節約設備成本，后者可節約運行成本，因此在設計或生產中應盡量采用逆流傳熱。
管殼式換熱器按照應力補償的方式不同，可以分為以下三個種類：
1、固定換熱器管板換熱器
固定管板換熱器是結構最簡單的管殼式換熱器。傳熱管束兩端的管板與殼體直接連接，殼體上安裝有應力補償環，可以在固定管板換熱器內部溫差較大時降低熱應力。固定管板換熱器的熱應力補償較小，不能適應溫差較大的工作。
2、浮頭式換熱器
浮頭式換熱器是管殼式換熱器中使用最廣泛的一種，它的應力消除原理是將傳熱管束一段的管板放開，任由其在一定的空間內自由浮動而消除熱應力。浮頭式換熱器的傳熱管束可以從殼體中抽出，清洗和維修都較為方便，但是由于結構復雜，因此浮頭式換熱器的價格較高。
3、U型管換熱器
U型管換熱器的換熱器傳熱管束是呈U形彎曲換熱器，管束的兩端固定在同一塊管板的上下部位，再由管箱內的隔板將其分為進口和出口兩個部分，而完全消除了熱應力對管束的影響。U型管換熱器的結構簡單、應用方便，但很難拆卸和清洗。
