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加熱制冷循環器由壓縮過程、冷凝過程、膨脹過程、蒸發過程組成。就是利用有限的制冷劑在封閉的制冷系統中，反復地將制冷劑壓縮、冷凝、膨脹、蒸發，不斷的在蒸發器處吸熱汽化，進行制冷降溫。
加熱制冷循環器是通過制冷工質（也稱制冷劑、雪種）將熱量從低溫物體（如冷庫等）移向高溫物體（如大氣環境）的循環過程，從而將物體冷卻到低于環境溫度，并維持此低溫，這一過程是利用制冷裝置來實現的。由熱力學第二定律可知，熱量從低溫物體移向高溫物體不可能自動、無補償地進行，因此必須提供機械能（或熱能等），以確保包括低溫冷源、高溫熱源、功源（或向循環供能的源）在內的孤立系統的熵不減小。
加熱制冷循環器的重要參數是制冷系數，工程上也稱之為制冷裝置的工作性能系數，用符號COP表示。在一定的環境溫度下，冷庫溫度越低，制冷系數就越小。（因此為取得良好的經濟效益，沒有必要把冷庫的溫度定得超乎尋常的低。這也是一切實際制冷循環遵循的原則。）
加熱制冷循環器包括壓縮式制冷循環、吸收式制冷循環、吸附式制冷循環、蒸氣噴射制冷循環及半導體制冷等。壓縮式制冷循環又可分為壓縮氣體制冷循環和壓縮蒸氣制冷循環。目前世界上運行的制冷裝置絕大部分是壓縮氣體制冷循環。（以往，制冷循環應用的制冷劑多半為商品名為氟利昂的氯氟烴物質CFC、含氫氯氟烴HCFC和氨等。但由于日益嚴重的環境問題，CFC、HCFC正逐漸被對環境友善的新型制冷劑替代。）
整個液體循環是密閉的，帶有膨脹容器，膨脹容器和液體循環是絕熱的，并不參與液體循環，只是機械的連接，不管液體循環的溫度是高溫還是低溫膨脹容器中的介質低于60度。
整個液體循環是密閉的系統，低溫時沒有水汽的吸收，高溫時沒有油霧的產生，導熱油可以很廣的工作溫度；整個循環系統中沒有使用機械的和電子的閥。
壓縮空氣制冷循環：
由于空氣定溫加熱和定溫排熱不易實現，故不能按逆向卡諾循環運行。在壓縮空氣制冷循環中，用兩個定壓過程來代替逆向卡諾循環的兩個定溫過程，故可視為逆向布雷頓循環。工程應用中，壓縮機可以是活塞式的或是葉輪式的。
從冷庫出來的空氣進入壓氣機后被絕熱壓縮，溫度升到環境溫度以上；然后進入冷卻器，在定壓下將熱量傳給冷卻水，溫度等同于環境溫度；再導入膨脹機絕熱膨脹，溫度進一步降到冷庫溫度以下；zui后進入冷庫，定壓吸熱（吸收的熱量稱為制冷量），完成循環。
壓縮蒸氣制冷循環：
壓縮蒸氣的逆向卡諾制冷循環理論上可以實現，但是會出現干度過低的狀態，不利于兩相物質壓縮。為了避免不利因素、增大制冷效率及簡化設備，在實際應用中常采用節流閥（或稱膨脹閥）替代膨脹機。
制冷工質從冷庫定壓氣化吸熱后（此時工質通常為干飽和蒸氣或接近干飽和蒸氣），再進入壓縮機在絕熱狀態下壓縮，溫度超過環境溫度，然后進入冷凝器向環境介質等壓散熱；在冷凝器內，過熱的制冷劑蒸氣先等壓降溫到對應于當前壓力的飽和溫度，然后繼續等壓（同時也是等溫）冷凝成飽和液狀態，進入節流閥，在節流閥處絕熱節流降溫、降壓至對應于循環起始壓力的濕飽和蒸氣狀態，再進入冷庫氣化吸熱，完成循環。
壓縮蒸氣制冷循環采用低沸點物質作制冷劑，利用在濕蒸氣區定壓即定溫的特性，在低溫下定壓氣化吸熱制冷，可以克服上述壓縮空氣、回熱壓縮空氣循環的部分缺點。
吸收式制冷循環：
吸收式制冷循環利用制冷劑在溶液中不同溫度下具有不同溶解度的特性，使制冷劑在較低的溫度和壓力下被吸收劑（即溶劑）吸收，同時又使它在較高的溫度和壓力下從溶液中蒸發，完成循環實現制冷目的。
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