兩相流體的分離過程相當復雜，往往是靠幾種分離作用的綜合效應來實現的。旋風汽水分離器就是綜合了離心分離、重力分離及膜式分離作用來進行汽水分離的。由鍋爐出口來的具有很大動能的汽水混合物沿切線方向引入旋風汽水分離器的筒體，使其由直線運動轉變為旋運動，形成離心力(比重力大17.9-47.5倍)，由于汽和水存在重度差，汽在旋風筒中螺旋上升，形成汽柱，而水則拋向筒壁并旋轉下降，在筒內形成拋物面；還有少量水滴被汽流帶入旋風筒中部的汽空間，這些水滴在隨汽流螺旋上升的過程中，逐漸被推向壁面。當蒸汽通過旋風筒上部的百葉窗波形板頂帽時，又靠膜式分離使蒸汽進一步被分離。水則由下部經環形縫中的導流葉片平穩地導入水空間，為防止水流旋轉而引起水位偏斜，在筒體底部安裝一十字形擋板以消除筒內水流的旋轉運動。

為進一步將蒸汽中的細小水滴分離出來，在蒸汽出口又安裝水平式百葉窗波形板汽水分離器經設置在汽、水空間的引出管道連續不斷的將汽、水引出，最后達到將汽、水分離的目的。