冷干机的工作原理涉及一系列精细的过程。首先，压缩空气从空气压缩机产出，带着热和湿度。这个热湿空气被引入空气-空气热交换器进行预冷却，降低了初始温度。接下来，预冷的空气进入空气-制冷剂热交换器，这里的制冷剂循环回路进一步冷却空气，使之与蒸发器中已经冷却至压力露点的冷空气进行热交换，压缩空气的温度进一步下降，通常可达0℃-8℃。这时，空气中的水分会因低温析出，冷凝后的水分、油和杂质在冷凝器中分离，并通过自动排水器排出机器外部，确保了空气的干燥。
随后，干燥的低温空气会经过空气与空气交换器，进行热交换，使其温度恢复至适宜输出。旁通阀根据负载变化自动调整制冷剂的流量，确保冷媒的效率。整个过程中，制冷剂与压缩空气的热交换作用至关重要，它能将压缩空气的温度降至露点温度2~10℃，使得水蒸气成分得以除去，防止管道内部的冷凝现象。最后，经过一系列过滤和热交换处理的压缩空气，通过机械过滤器、换热器、蒸发器、气液分离器、再次换热器，最终到达出口机械过滤器，进入储气罐，形成一个完整的冷干流程。
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