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聚结式滤油机的工作原理是根据油水比重与油水表面张力分离原理；不同的液体有着不同的表面张力，而液体流过小孔时，表面张力越小，所通过的速率就越快。
当不同的混合液体流入分离器后，首先进入聚结滤芯，聚结滤芯具有深层过滤介质，其孔径逐层递增。由于表面张力的差异，油液快速通过滤层，而水却缓慢得多；由于聚结滤芯采用亲水性材料，微小的水滴更是吸附在滤层表面从而形成大水滴的聚结。受动能的作用，小液滴竞相通过开孔，逐渐汇成大的水滴，并在重力作用下沉降而与油液分离，通过聚结滤芯后的油液，仍有尺寸较小的水珠在惯性作用下向前至油水分离滤芯处。油水分离滤芯由特殊的疏水材料制成，在油液通过分离滤芯时，水珠被挡在分离滤芯的外面，而油液则通过分离滤芯，并从出口排出达到净化效果。
