加熱制冷循環(huán)器由壓縮過程、冷凝過程、膨脹過程、蒸發(fā)過程組成。就是利用有限的制冷劑在封閉的制冷系統(tǒng)中，反復(fù)地將制冷劑壓縮、冷凝、膨脹、蒸發(fā)，不斷的在蒸發(fā)器處吸熱汽化，進行制冷降溫。
加熱制冷循環(huán)器是通過制冷工質(zhì)（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(huán)境）的循環(huán)過程，從而將物體冷卻到低于環(huán)境溫度，并維持此低溫，這一過程是利用制冷裝置來實現(xiàn)的。由熱力學(xué)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?shù)剡M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?zé)嵩础⒐υ矗ɑ蛳蜓h(huán)供能的源）在內(nèi)的孤立系統(tǒng)的熵不減小。
加熱制冷循環(huán)器的重要參數(shù)是制冷系數(shù)，工程上也稱之為制冷裝置的工作性能系數(shù)，用符號COP表示。在一定的環(huán)境溫度下，冷庫溫度越低，制冷系數(shù)就越小。（因此為取得良好的經(jīng)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(huán)遵循的原則。）
加熱制冷循環(huán)器包括壓縮式制冷循環(huán)、吸收式制冷循環(huán)、吸附式制冷循環(huán)、蒸氣噴射制冷循環(huán)及半導(dǎo)體制冷等。壓縮式制冷循環(huán)又可分為壓縮氣體制冷循環(huán)和壓縮蒸氣制冷循環(huán)。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(huán)。（以往，制冷循環(huán)應(yīng)用的制冷劑多半為商品名為氟利昂的氯氟烴物質(zhì)CFC、含氫氯氟烴HCFC和氨等。但由于日益嚴重的環(huán)境問題，CFC、HCFC正逐漸被對環(huán)境友善的新型制冷劑替代。）
整個液體循環(huán)是密閉的，帶有膨脹容器，膨脹容器和液體循環(huán)是絕熱的，并不參與液體循環(huán)，只是機械的連接，不管液體循環(huán)的溫度是高溫還是低溫膨脹容器中的介質(zhì)低于60度。
整個液體循環(huán)是密閉的系統(tǒng)，低溫時沒有水汽的吸收，高溫時沒有油霧的產(chǎn)生，導(dǎo)熱油可以很廣的工作溫度；整個循環(huán)系統(tǒng)中沒有使用機械的和電子的閥。
壓縮空氣制冷循環(huán)：
由于空氣定溫加熱和定溫排熱不易實現(xiàn)，故不能按逆向卡諾循環(huán)運行。在壓縮空氣制冷循環(huán)中，用兩個定壓過程來代替逆向卡諾循環(huán)的兩個定溫過程，故可視為逆向布雷頓循環(huán)。工程應(yīng)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(huán)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(huán)境溫度；再導(dǎo)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(huán)。
壓縮蒸氣制冷循環(huán)：
壓縮蒸氣的逆向卡諾制冷循環(huán)理論上可以實現(xiàn)，但是會出現(xiàn)干度過低的狀態(tài)，不利于兩相物質(zhì)壓縮。為了避免不利因素、增大制冷效率及簡化設(shè)備，在實際應(yīng)用中常采用節(jié)流閥（或稱膨脹閥）替代膨脹機。
制冷工質(zhì)從冷庫定壓氣化吸熱后（此時工質(zhì)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(tài)下壓縮，溫度超過環(huán)境溫度，然后進入冷凝器向環(huán)境介質(zhì)等壓散熱；在冷凝器內(nèi)，過熱的制冷劑蒸氣先等壓降溫到對應(yīng)于當(dāng)前壓力的飽和溫度，然后繼續(xù)等壓（同時也是等溫）冷凝成飽和液狀態(tài)，進入節(jié)流閥，在節(jié)流閥處絕熱節(jié)流降溫、降壓至對應(yīng)于循環(huán)起始壓力的濕飽和蒸氣狀態(tài)，再進入冷庫氣化吸熱，完成循環(huán)。
壓縮蒸氣制冷循環(huán)采用低沸點物質(zhì)作制冷劑，利用在濕蒸氣區(qū)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?zé)釅嚎s空氣循環(huán)的部分缺點。
吸收式制冷循環(huán)：
吸收式制冷循環(huán)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(fā)，完成循環(huán)實現(xiàn)制冷目的。
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