自然界中的物質(zhì)是以三種不同的聚集態(tài)存在的，即：固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。
1、蒸氣壓縮式制冷的熱力學(xué)原理
物質(zhì)集態(tài)的改變稱之為相變。相變過程中，由于物質(zhì)分子的重新排列和分子熱運(yùn)動(dòng)速度的改變，會(huì)吸收或放出熱量。這種熱量稱作潛熱物質(zhì)發(fā)生從質(zhì)密態(tài)到質(zhì)稀態(tài)的相變是將吸收潛；反之,當(dāng)它發(fā)生有質(zhì)稀態(tài)向質(zhì)密態(tài)的相變時(shí)則放出潛熱。
液體氣化形成蒸汽，利用該過程的吸熱效應(yīng)制冷的方法稱液體蒸發(fā)制冷。當(dāng)液體處在密閉的容器內(nèi)時(shí)，若容器內(nèi)除了液體和液體本身的蒸汽外不含任何其它氣體，那么液體和蒸氣在某一壓力下將達(dá)到平衡。這種狀態(tài)稱飽和狀態(tài)。如果將一部分飽和蒸汽從容器中抽出，液體就必然要再氣化出一部分蒸汽來維持平衡。我們以該液體為制冷劑，制冷劑液體氣化時(shí)要吸收氣化潛熱，該熱量來自被冷卻對(duì)象，只要液體的蒸發(fā)溫度比環(huán)境溫度低，便可使被冷卻對(duì)象變冷或者使它維持在環(huán)境溫度下的某一低溫。
液體蒸發(fā)制冷循環(huán)必須具備以下四個(gè)基本過程：制冷劑液體在低壓下氣化產(chǎn)生低壓蒸汽，將低壓蒸汽抽出并提高壓力變成高壓氣。將高壓氣冷凝為高壓液體，高壓液體再降低壓力回到初始的低壓狀態(tài)。其中將低壓蒸汽提高壓力需要能量補(bǔ)償。
利用沸點(diǎn)很低的制冷劑相態(tài)變化過程所發(fā)生的吸放熱現(xiàn)象，借助于壓縮機(jī)的抽吸壓縮、冷凝器的放熱冷凝、節(jié)流閥的節(jié)流降壓、蒸發(fā)器的吸熱汽化的不停循環(huán)過程，達(dá)到使被冷對(duì)象溫度下降目的的制冷方法。
2、蒸氣壓縮式制冷的系統(tǒng)組成
單級(jí)蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)由壓縮機(jī)，冷凝器，膨脹閥和蒸發(fā)器組成。其工作過程如下：
制冷劑在壓力溫度下沸騰，低于被冷卻物體或流體的溫度。壓縮機(jī)不斷地抽吸蒸發(fā)器中產(chǎn)生的蒸氣，并將它壓縮到冷凝壓力，然后送往冷凝器，在壓力下等壓冷卻和冷凝成液體，制冷劑冷卻和冷凝時(shí)放出的熱量傳給冷卻介質(zhì)(通常是水或空氣)，與冷凝壓力相對(duì)應(yīng)的冷凝溫度一定要高于冷卻介質(zhì)的溫度，冷凝后的液體通過膨脹閥或其它節(jié)流組件進(jìn)入蒸發(fā)器。單級(jí)蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)如下圖1所示。
圖1 單級(jí)蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)圖
1、組成部件的功用：
（1）壓縮機(jī)一一抽吸制冷劑，維持蒸發(fā)器低溫；壓縮制冷劑，促進(jìn)制冷劑循環(huán)。
（2）冷凝器——使高壓高溫氣態(tài)制冷劑放熱冷凝成液態(tài)。
（3）節(jié)流閥——節(jié)流降壓制冷劑，制造蒸發(fā)器低溫。
（4）蒸發(fā)器——使低壓低溫液態(tài)制冷劑吸熱汽化成氣態(tài)。
2、單級(jí)蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)的工作過程：
其工作過程如下：制冷劑在蒸發(fā)壓力下沸騰，蒸發(fā)溫度低于被冷卻物體或流體的溫度。壓縮機(jī)不斷地抽吸蒸發(fā)器中產(chǎn)生的蒸氣，并將它壓縮到冷凝壓力， 然后送往冷凝器，在冷凝壓力下等壓冷卻和冷凝成液體，制冷劑冷卻和冷凝時(shí)放出的熱量傳給冷卻介質(zhì)（通常是水或空氣） 與冷凝壓力相對(duì)應(yīng)的冷凝溫度一定要高于冷卻介質(zhì)的溫度，冷凝后的液體通過膨脹閥或其它節(jié)流組件進(jìn)入蒸發(fā)器。 當(dāng)制冷劑通過膨脹閥時(shí)，壓力從冷凝壓力降到蒸發(fā)壓力，部分液體氣化，剩余液體的溫度降至蒸發(fā)溫度，于是離開膨脹閥的制冷劑變成溫度為蒸發(fā)溫度的兩相混合物。 混合物中的液體在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，從被冷卻物體中吸取它所需要的氣化潛熱?；旌衔镏械恼魵馔ǔ７Q為閃發(fā)蒸氣，在它被壓縮機(jī)重新吸入之前幾乎不再起吸熱作用 。
3、工況參數(shù)對(duì)制冷工作的影響如表3-1。
溫度條件變化?
制冷量
軸功率
制冷系數(shù)
冷卻溫度tk↑
↓（因?yàn)閝0↓、λ↓）
↑（因?yàn)閣0↑>g↓）
↓（因?yàn)閣0↑、q0↓）
蒸發(fā)溫度t0↓
↓(因?yàn)関1↑使g↓)
當(dāng) pk／p0＞3左右時(shí)
↓（因?yàn)間↓>w0↑）
↓（因?yàn)閣0↑、q0不變）
供液過冷度（tk-t3）↑
↑（因?yàn)閝 0↑）
不變
↑（因?yàn)閝 0↑;w 0不變）
吸氣過熱度（t1－t0）↑
r12：（因?yàn)閝 0↑）>g↓)
r22：（因?yàn)閝 0↑=g↓）
r717：（因?yàn)閝 0↑〈g↓〉
↓（因?yàn)間↓>w0↑）
r12：（因?yàn)閝 0↑>w0↑）
r22：稍↓
r717：（因?yàn)閝 0↑〈w0↑〉