HSYL系列预冷机的工作分为空气系统和制冷系统两个部分：
空气系统：含有水分、油分的压缩空气进入空气对制冷剂热交换器，使压缩空气冷却到5℃的温度。水分、油分及部分杂质在此凝结，冷却后的气体和已凝结的水分、油分及部分杂质通过气液分离器被分离，然后水分、油分由自动排水阀排出机外，降温后的压缩空气输出进入空分纯化器。
制冷系统：低温液态制冷剂在空气对制冷剂交换器吸收热量而蒸发成气态，气态制冷剂从交换器的制冷剂出口和吸气过滤器进入制冷压缩机吸气口，过滤器是为了防止液态制冷剂和杂质进入压缩机内而设置，压缩机将低温低压的制冷剂压缩成高温高压的气体，根据旁通阀的自动调节，有小部分气体直接进入气对制冷剂热交换器，而大部分气体则进入冷凝器冷凝并降温，从冷凝器出来的低温液态制冷剂通过干燥过滤器进入膨胀阀。冷凝器的作用是保证制冷剂在膨胀阀的入口处为纯净的液态。液态制冷剂经膨胀进入气对制冷剂热交换器，又在交换器中冷却压缩空气，从而又开始新一轮的循环。
当负载增大时，气对制冷剂交换器中的制冷剂温度压力升高，通过膨胀阀传感器信号控制膨胀口开大，直到达到新的平衡。
当负载过小时，旁通阀自动地向气对制冷剂交换器提供一个人工负载，以防止吸气压力过低。
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