设计低温领域的热交换器，基本原理和一般温度范围内的相同。但在极低温度情况下工作，有一些特殊的要求，需要设计者密切注意。
（1）设备紧凑低温热交换器的传热面积本已很大，加之为了减少低温设备的冷量损失，所需的绝热层往往很厚。由于这两方面的原因，要求设备要做得十分紧凑，使每单位容积内具有很大的传热面积，例如板翅式热交换器一般要比管壳式热交换器大五倍以上，这对于减小投资，降低绝热材料的费用都有重要意义。另外，为了尽可能减少低温系统中热交换器的台数，热交换器应力求具有多通道的性能，让多种流体在其中热交换
（2）阻力小在低温热交换器中，要求气体通过时的阻力很小以减小压缩功的消耗。阻力增加将使精馏塔内和低压气体的输送压力提高。据计算，对低压制氧装置，压降每增大0.01MPa，将使能耗增加3%左右。此外，低压气体压力的增高将使主热交换器中凝固的杂质
（如C○2、HzO）重新升华时增加排除的困难，同时还减小了膨胀机所产生的制冷量。
（3）气密性高高度的气密性对制氧装置的热交换器十分重要。例如在一台3350m/h的制氧机中，氧的纯度要求是99,5%，若空气压力为7MP，则在热交换器的传热面上即使只有0.15mm的一个小孔，就足以使氧纯度下降到99%，这样的氧气就不能用于气焊、切割。又如在许多场合需要极高纯度的氮气，其中的氧含量总共不过0.001%，此时若有微量空气漏入，就使氧含量增加到不能容许的程度。
（4）应保证清除被冷却气体中的水分和二氧化碳等杂质在制氧装置中，被冷却气体中所夹带的杂质都将在低温下凝成固体附着在热交换器的传热面上，随后在低压的冷气体流过时又重新蒸发而被带走。为了保证能使这些杂质升华，要求热交换器的冷端温差要小。
温差愈小，则不能带走的量愈少。通常冷端温差只有5~8℃。
（5）注意换热系数和平均温差计算方法的不同在计算低温热交换器时，前面所述的换热公式一般都能应用，但在低温工程中，流体与固体间经常同时有辐射和对流换热，在不同条件下，辐射换热所占比例不同，因而必须考虑辐射换热的影响，用式（2.49）和式（2.50）计算换热系数。在计算平均温差时，也应特别慎重。因为在极低温度时，特别是在接近工质临界压力时，气体的比热变化很大，在这种情况下的平均温差，就应该用积分平均温差法来计算」
（6）采用适合于低温的材料因低温对不同材料的机械性质有着不同的影响，因而低温材料的选用是一个重要的问题。一般而言，常用的碳钢、不锈钢、有色金属以及它们的合金
等，低温时的屈服点、强度极限和硬度等都将增加，但低温时，常用碳钢的韧性急剧下降到常温时的几十分之一，在一180℃时还不到10N/m，这样就造成了严重的低温脆化现象，降低了抗冲击性能，因而对低温热交换器的用钢、结构、制造等方面在GB151一1999及钢制压力容器国家标准（GB150一1998）中均提出了具体要求。
有色金属的韧性在低温下变化不大，其中如铜反而随温度的降低有所增加。多数有色金属的合金也没有低温脆化现象，因而都可以在低温下应用。
