未经净化分离的燃油由纯油、水份和机械杂质组成，它们的密度各不相同，其中纯油的密度最小，机械杂质密度最大，水分密度居中。如果把燃油置于高速回转的分离筒中，燃油随同分离筒高速回转，燃油中的纯油、水分和机械杂质便处在离心力场中。与沉淀分离利用重力场一样，油、水和机械杂质所产生的离心惯性力各不相同，就会沿着离心力的方向分层。机械杂质的离心惯性力最大，留在分离筒的最外圈；纯油的离心惯性力最小，汇聚在转轴附近；水份则位于两者之间。机械杂质、水份、纯油的离心惯性力要比本身的重力大几千倍，使用离心分油机可以缩短燃油净化时间，提高净化效果。
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