空分设备的工作原理基于物质的分馏原理，即利用不同物质在特定条件下的沸点、凝固点或相对溶解度差异进行分离。空分设备通常由多级组合的分离塔、换热器、压缩机和储气罐等组成。
在空分设备中，首先通过压缩机将空气压缩至一定压力，然后送入分离塔。在分离塔内，空气经过冷却和精馏过程，利用不同组分之间的沸点差异，在特定的温度和压力下进行分离。例如，在低温下，氧气首先液化并从空气中分离出来；随后，通过调整温度和压力，氮气也会从剩余气体中分离出来。同时，为了提高工艺效率和能量利用率，空分设备中通常还采用了热交换技术，使得从分离塔中产生的冷却液体或气体与压缩机进一步处理的空气进行热量交换，从而降低能耗。
此外，空分设备中的列管和内波纹管等结构也起到了关键作用。列管为混合物提供了足够的空间进行分离，而内波纹管则有助于提高传质效率和增加传质面积，从而增强分离效果。调节装置则用于控制混合物的进料速度、温度、压力等参数，以实现最佳的分离效果。最终，分离后的纯净气体通过收集器进行收集，以供后续使用。
综上所述，空分设备通过利用物质分馏原理及多级分离技术，实现了从空气中分离出纯净氧气、氮气等气体的过程。这种设备在石油化工、制药、环保等领域具有广泛的应用价值。
