空氣液化是空分設(shè)備中的一個核心過程，是通過壓縮、冷卻、膨脹和熱交換等多個物理過程實(shí)現(xiàn)的。

空氣首先被壓縮機(jī)吸入并壓縮至高壓狀態(tài)。壓縮過程中，空氣分子間的距離減小，內(nèi)能增加，導(dǎo)致空氣溫度顯著升高。

高溫高壓的空氣隨后進(jìn)入冷卻系統(tǒng)，通過熱交換器與冷卻介質(zhì)（如水或空氣）進(jìn)行熱交換，以降低空氣的溫度。這一步驟是為了減少后續(xù)膨脹過程中的溫升，并接近空氣的液化點(diǎn)。

冷卻后的空氣進(jìn)入膨脹機(jī)或節(jié)流閥進(jìn)行膨脹。膨脹過程中，空氣的壓力降低，體積增大，同時內(nèi)能減少，溫度進(jìn)一步降低。節(jié)流膨脹及膨脹機(jī)膨脹的溫降是有限的，不能直接將空氣液化至所需溫度。

膨脹后的低溫空氣通過熱交換器與高壓正流空氣進(jìn)行熱交換，膨脹后的低溫空氣吸收了高壓正流空氣的熱量，使其溫度進(jìn)一步降低。同時，高壓正流空氣的溫度也逐步降低至其液化點(diǎn)以下，從而實(shí)現(xiàn)液化。