冷冻式干燥机是根据降温除湿原理，利用全封闭压缩式制冷系统，对经空压机排出的压缩气体冷却降温，使其所含的大量饱和水蒸气、油雾凝结液滴，经过气水分离后由自动排水器排出。较高温度的饱和压缩气体进入冷干机的预冷器，在预冷器中与来自蒸发器的干冷气体进行热交换，降低温度后进入制冷系统的蒸发器，与冷媒蒸汽进行第二次热交换，使本身温度降到接近于冷媒的蒸发温度，在两次降温过程中，压缩气体中的水蒸汽得以凝结成液态水滴并随气流进入气水分离器，分离下来的液态水经自动排水器排出机外，温度较低的干燥压缩气体进入预冷器，与刚进入的湿饱和气体进行热交换，使本身温度得到提高，从而在冷干机排气口得到含水量较低（即露点较低）、相对湿度也很低的干燥压缩气体。冷冻式干燥机由于工作可靠、管理方便、运行费用低廉而成为各行业空压站房净化设备的首选机型。