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低压制冷剂蒸汽进入压缩机，被压缩为高压过热蒸汽，再进入冷凝器进行冷凝。冷凝后的高压液态制冷剂经过热力膨胀阀膨胀节流成低压制冷剂湿蒸汽，进入蒸发器并在其中吸热气化，最后低压制冷剂蒸汽被压缩机再次吸入进入下一次制冷循环。制冷剂在压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器这四个部件中分别完成压缩、冷凝、节流和蒸发的过程，形成一个完整的制冷循环。
制冷剂压缩过程
低压制冷剂蒸汽从冷水机组蒸发器末端进入压缩机被压缩做功后，其压力也快速上升到冷凝压力，由于制冷剂蒸汽是在瞬间被压缩和排出，所以热量并不会被传递到外界环境中，可以认为这是一个绝热压缩的过程。
制冷剂冷凝过程
制冷剂高压过热蒸汽进入工业冷水机组冷凝器后，冷凝器会不断地将制冷剂中的热量带出，从而制冷剂由高压过热蒸汽转化为饱和蒸汽，并在不断地冷凝过程中成为饱和液态制冷剂。
制冷剂节流过程
当饱和的液态的制冷剂经过工业冷水机组的节流装置如毛细管、热力膨胀阀时，制冷剂压力被迅速释放，制冷剂的温度也逐渐降低为蒸发温度。这时制冷剂（冷媒）是处于一种气相和液相并存的状态，不过制冷剂液体占绝大部分，而制冷剂蒸汽占比较少的部分。
制冷剂蒸发吸热过程
制冷剂从节流装置进入工业冷水机组的蒸发器后，气液混合物不断从循环的载冷剂中吸收热量并汽化成为气态制冷剂，载冷剂(水、乙二醇或盐水)被不断冷却并将冷量输出到应用设备，蒸发完全的制冷剂则被压缩机吸入进行下一次压缩循环过程。
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