在蒸汽壓縮式制冷系統中，經壓縮后的氨蒸汽(或氟利昂蒸汽)，是處于高壓高溫的過熱狀態。由于它排出時的流速快、溫度高。汽缸壁上的部份潤滑油，由于受高溫的作用難免成油蒸汽及油滴微粒與制冷劑蒸汽一同排出。且排汽溫度越高、流速越快，則排出的潤滑油越多。
對于氨制冷系統來說，由于氨與油不相互溶，所以當潤滑油隨制冷劑一起進入冷凝器和蒸發器時會在傳熱壁面上凝成一層油膜，使熱阻增大，從而會使冷凝器和蒸發器的傳熱效果降低，降低制冷效果。據有關資料介紹在蒸發表面上附有0.1mm油膜時，將使蒸發溫度降低2.5℃，多耗電11～12％。所以必須在壓縮機與冷凝器之間設置油分離器，以便將混合在制冷劑蒸汽中的潤滑油分離出來。
大家都知道，汽流所能帶動的液體微粒的尺寸是與汽流的速度有關。若把汽流垂直向上運動產生的升力與微粒的重量相平衡時的汽流速度稱為平衡速度，并用符號ω表示。則顯然當汽流速度等于平衡速度時，則微粒在汽流中保持不動；如果汽流速度大于平衡速度時則將微粒帶走；而當汽流速度小于平衡速度，微粒就會跌落下來，從而使油滴微粒制冷劑汽流中分離出來。

油分離器的基本工作原理主要就是利用潤滑油和制冷劑蒸氣的密度不同；以及通道截面突然擴大，氣流速度驟降(油分離器的筒徑比高壓排氣管的管徑大3～15倍，使進入油分離器后蒸氣的流速從原先的10～25m/s下降至0.8～1m/s)；同時改變流向，使密度較大的潤滑油分離出來沉積在油分離器的底部。或利用離心力將油滴甩出去，或采用氨液洗滌，或用水進行冷卻降低汽體溫度，使油蒸汽凝結成油滴，或設置過濾層等措施來增強油的分離效果。

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