設(shè)計(jì)低溫領(lǐng)域的熱交換器，基本原理和一般溫度范圍內(nèi)的相同。但在極低溫度情況下工作，有一些特殊的要求，需要設(shè)計(jì)者密切注意。

（1）設(shè)備緊湊低溫?zé)峤粨Q器的傳熱面積本已很大，加之為了減少低溫設(shè)備的冷量損失，所需的絕熱層往往很厚。由于這兩方面的原因，要求設(shè)備要做得十分緊湊，使每單位容積內(nèi)具有很大的傳熱面積，例如板翅式熱交換器一般要比管殼式熱交換器大五倍以上，這對(duì)于減小投資，降低絕熱材料的費(fèi)用都有重要意義。另外，為了盡可能減少低溫系統(tǒng)中熱交換器的臺(tái)數(shù)，熱交換器應(yīng)力求具有多通道的性能，讓多種流體在其中熱交換

（2）阻力小在低溫?zé)峤粨Q器中，要求氣體通過時(shí)的阻力很小以減小壓縮功的消耗。阻力增加將使精餾塔內(nèi)和低壓氣體的輸送壓力提高。據(jù)計(jì)算，對(duì)低壓制氧裝置，壓降每增大0.01MPa，將使能耗增加3%左右。此外，低壓氣體壓力的增高將使主熱交換器中凝固的雜質(zhì)

（如C○2、HzO）重新升華時(shí)增加排除的困難，同時(shí)還減小了膨脹機(jī)所產(chǎn)生的制冷量。

（3）氣密性高高度的氣密性對(duì)制氧裝置的熱交換器十分重要。例如在一臺(tái)3350m/h的制氧機(jī)中，氧的純度要求是99,5%，若空氣壓力為7MP，則在熱交換器的傳熱面上即使只有0.15mm的一個(gè)小孔，就足以使氧純度下降到99%，這樣的氧氣就不能用于氣焊、切割。又如在許多場(chǎng)合需要極高純度的氮?dú)?，其中的氧含量總共不過0.001%，此時(shí)若有微量空氣漏入，就使氧含量增加到不能容許的程度。

（4）應(yīng)保證清除被冷卻氣體中的水分和二氧化碳等雜質(zhì)在制氧裝置中，被冷卻氣體中所夾帶的雜質(zhì)都將在低溫下凝成固體附著在熱交換器的傳熱面上，隨后在低壓的冷氣體流過時(shí)又重新蒸發(fā)而被帶走。為了保證能使這些雜質(zhì)升華，要求熱交換器的冷端溫差要小。

溫差愈小，則不能帶走的量愈少。通常冷端溫差只有5~8℃。

（5）注意換熱系數(shù)和平均溫差計(jì)算方法的不同在計(jì)算低溫?zé)峤粨Q器時(shí)，前面所述的換熱公式一般都能應(yīng)用，但在低溫工程中，流體與固體間經(jīng)常同時(shí)有輻射和對(duì)流換熱，在不同條件下，輻射換熱所占比例不同，因而必須考慮輻射換熱的影響，用式（2.49）和式（2.50）計(jì)算換熱系數(shù)。在計(jì)算平均溫差時(shí)，也應(yīng)特別慎重。因?yàn)樵跇O低溫度時(shí)，特別是在接近工質(zhì)臨界壓力時(shí)，氣體的比熱變化很大，在這種情況下的平均溫差，就應(yīng)該用積分平均溫差法來(lái)計(jì)算」

（6）采用適合于低溫的材料因低溫對(duì)不同材料的機(jī)械性質(zhì)有著不同的影響，因而低溫材料的選用是一個(gè)重要的問題。一般而言，常用的碳鋼、不銹鋼、有色金屬以及它們的合金

等，低溫時(shí)的屈服點(diǎn)、強(qiáng)度極限和硬度等都將增加，但低溫時(shí)，常用碳鋼的韌性急劇下降到常溫時(shí)的幾十分之一，在一180℃時(shí)還不到10N/m，這樣就造成了嚴(yán)重的低溫脆化現(xiàn)象，降低了抗沖擊性能，因而對(duì)低溫?zé)峤粨Q器的用鋼、結(jié)構(gòu)、制造等方面在GB151一1999及鋼制壓力容器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB150一1998）中均提出了具體要求。

有色金屬的韌性在低溫下變化不大，其中如銅反而隨溫度的降低有所增加。多數(shù)有色金屬的合金也沒有低溫脆化現(xiàn)象，因而都可以在低溫下應(yīng)用。