大气式除氧器凝结水及补充水首先进入除氧头内旋膜器组水室，在一定的水位差压下从膜管的小孔斜旋喷向内孔，形成射流，由于内孔充满了上升的加热蒸汽，水在射流运动中便将大量的加热蒸汽吸卷进来（试验证明射流运动具有卷吸作用）；在极短时间很小的行程上产生剧烈的混合加热作用，水温大幅度提高，而旋转的水沿着膜管内孔壁继续下旋，形成一层翻滚的水膜裙，（水在旋转流动时的临界雷诺数下降很多即产生紊流翻滚），此时紊流状态的水传热传质效果最理想，水温达到饱和温度。

大气式除氧器是锅炉及供热系统关键设备之一，如除氧器除氧能力差,将对锅炉给水管道、省煤器和其它附属设备的腐蚀造成的严重损失，引起的经济损失将是除氧器造价的几十或几百倍,国家电力部因此对除氧器含氧量提出了部颁标准， 除氧器即大气式除氧器给水含氧量应小于15цɡ/L，压力式除氧器给水含氧量应小于7цɡ/L。