压缩空气可通过加压、冷却、吸附等方法来达到去除水蒸气的目的。冷冻式干燥机就是应用了冷却的方法。
我们知道，空压机压缩的空气包含各种气体以及水蒸气，所以均为湿空气。湿空气的含湿量与压力总体上成反比，即压力越高，含湿量越少。空气压力提高后，空气中超出可能含量的水蒸气将凝析成水（也就是说压缩后的空气体积变小，不能容纳原有的水蒸气）。
这就相对于原来吸入时的空气来说，含湿量变小了（这里指的是这部分压缩空气恢复到未压缩状态相比较而言）。
但空压机的排气仍然是压缩状态的空气，其水蒸气含量处于大可能值，也就是处于一种气态和液态的临界状态。这时的压缩空气称为饱和状态，所以只要再稍微加压，马上就有水蒸气由气态变为液态，也就是凝析出水。
PS.帮助理解：假设空气是一团吸了水的湿海绵，其含湿量就是吸入的水分。如果用力从海绵中挤压出一些水，那么，这团海绵的含湿量相对就减小了。如果放手让海绵恢复，自然就比原来的海绵要干燥。这也就达到了通过加压来除水干燥的目的。
如果在挤压海绵不断有水流出的过程中，到达某一个力度后不再加力，则水被挤出将停止，这就是饱和状态。继续再加大挤压的力度，仍然还有水流出。
所以，空压机本体本身就具有除水的功能，用到的方法就是加压，只不过，这不是空压机的目的，而是“讨厌”的累赘。
为什么没有将“加压”作为压缩空气的除水手段呢？这主要是因为经济性，提高1公斤压力。消耗7%左右的能耗是相当不划算的。
而“冷却”除水则相对比较经济，是利用如空调除湿相似的原理达到目的。因为，饱和水蒸气的密度都是有极限的，在气动压力（2MPa范围内），可以认为饱和空气中水蒸气的密度只取决于温度高低，而与空气压力无关。
温度越高，饱和空气中的水蒸气的密度越大，水也就越多，反之，温度越低水越少（这个从生活常识就能理解到，冬季干冷，夏季湿热）。
将压缩空气冷却到尽量低的温度，使其所含水蒸气的密度变小，形成“结露”，汇聚这些结露形成的小水滴，并且排出去，就达到了去除压缩空气中水分的目的。
因为涉及到结露凝析成水这一过程，所以温度也不能低于“冰点”，否则出现结冰现象将不能有效排水。通常冷冻式干燥机的标称“压力露点温度”大多为2~10℃。
如0.7MPa的10℃的“压力露点”换算成“常压露点”为-16℃。可以理解为，在不低于-16℃的环境下使用时，压缩空气向大气排气不会有液态水出现。
压缩空气的所有除水方式都只是相对干燥，满足某一要求的干燥度。的去除水分是不可能办到的，超出使用需求的追求干燥度也是非常不经济的。
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