分凝分离器是一个带内回流、具有换热效应的分离器，通过深冷冷剂提供冷量使壳侧流体中高沸点组分冷凝，形成向下的流动膜并与上升的气流逆向接触，可同时进行传热传质过程。分凝分离器以其传热传质结合、多级分离、能耗较低、操作可靠等优势越来越受到国内外研究者的青睐，其应用范围已涉及化工、环保、生化、医药、航天等领域，应用前景广阔。国内外学者对分凝分离技术的装置以及计算模型等进行大量的理论分析、实验研究及工程实现，仍存在膜模型的适用性局限、Maxwell-Stefan矩阵膜法较为复杂、不易实现等问题。此外，在分凝分离器的结构设计、数值模拟方面的研究报道也相对缺乏，对分凝分离技术的模拟研究亟待探索将模拟与结构设计集于一体的设计方法，因此，本文将从这几个方面展开了相关的研究工作。　　1.分凝分离器的热力学计算　　分凝分离器的热力学计算是通过联立求解物料衡算(Material)、相平衡(Equilibrium)、摩尔分率加和式(Summation)以及热量衡算式(Heat-energy)，简称MESH方程，依据文献工况并将计算结果与文献数据作对比，出口气、液相中所有组分的偏差均在5％以内，预测气、液相温度的偏差分别为2％,10％，结果表明MESH模型进行分凝分离器的热力学计算时，具有较好的适用性和预测性;进而将对比后的模型运用到深冷混合工质节流制冷循环分凝分离器的计算中，出口气相中主要含氮气和甲烷（轻组分），回收率可达到99.77％，出口液相中主要含丙烷和异丁烷（重组分），回收率为38.92％，结果表明分凝分离器能够将制冷工质中的润滑油分离出来，保证了系统的可靠性，MESH模型在制冷与低温领域的适用性良好;最终基于以上热力学计算编写了有关分凝分离器的设计软件Dephlegmator V1.0，探索并开发了分凝分离器的用户交互界面。　　2.分凝分离器的结构设计与流体力学核算　　基于微元分段法对深冷混合工质节流制冷循环工况中的分凝分离器进行结构设计，选取合适的管侧和壳侧流体的传热压降关联式，用范宁公式、埃索法计算管程直管压降△P1和壳程压降△Po，并用Dittus和Boelter关联式计算管程对流传热系数，设计几何尺寸并绘制二维、三维图纸，并将计算结果与实验室现有设备作对比，可得壳径、管数、换热负荷误差均在5％以内，结果表明与实验室现有设备匹配度较好，设计较为合理;其次为了验证分凝分离器的的流体力学性能，计算塔板压降、液泛、雾沫夹带、漏液及液面落差等性能参数，绘制出塔板负荷性能图并解析其操作弹性，计算得到操作点位于塔板负荷性能图中间，操作弹性较好。　　3.分凝分离器的数值模拟　　基于不可压缩的牛顿性流体、宏观热能守恒等假设，选择多孔介质模型，将三维模型导入到GAMBIT中进行网格划分，运用FLUENT软件对深冷混合工质节流制冷循环中的分凝分离器进行数值模拟，并对数值模拟得到分凝分离器管、壳侧的速度、压力、流量分布进行分析，结果发现壳侧进出口速度较高，两侧在流道处的速度较大，“流动死区”形成内部环流，削弱主流速度和换热效果，这是不利因素，需要进一步增加两侧的管束，适当减少中心管束以达到增强流动传热效果;管、壳侧压差均小于20kPa，符合工艺允许的压降范围，壳侧流体进口与气相出口的压差为12kPa，可认为在模拟时没有考虑如折流板管孔与换热管之间的泄流（A流路），折流板与壳体内壁之间的泄流（E流路）等问题，这点需要进一步改进。