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制冷技术的理论基础是工程热力学。工程热力学研究热能与机械能之间转换的一般规律，这些规律包括在能量传递和转化过程中量的关系（热力学第一定律）以及转化的方向和条件关系（热力学第二定律）。
制冷它指的是通过人工的方法，使某一空间或物体获得并保持比周围环境低的温度。常规的制冷方式有蒸气压缩式制冷、蒸汽吸收式制冷、半导体制冷等。这些制冷方法都需要利用一定的制冷装置在消耗一定外功的基础上，将热量从低温被冷却物体转移到高温物体中去，从而达到制冷的目的。
制冷分为普冷和深冷两种.普冷即普通制冷,其制冷的温度范围为-120℃以上;深冷即深度制冷,其制冷的温度范围为-120℃～-273℃.
1单级蒸汽压缩式制冷
蒸汽压缩式制冷系统是通过压缩机来做功实现制冷目的。液态制冷剂从低温热源蒸发器中吸收热量汽化后，变成低温，低压的制冷蒸汽，被压缩机吸入，受到压缩升压，使温度和压力升高，然后的排至冷凝器中受到冷却（水或空气冷却）而放出凝结热量，自身变成冷凝压力的饱和液体，再经节流阀（膨胀阀）降压进入蒸发器，节流后的低压液汽混合物，在蒸发器中其周围介质或物料中吸收其汽化潜热而汽化，汽化后的制冷剂又被压缩机吸入，完成一个热力循环，被冷却的空间或物料的热量不断的带走，从而获得低温，达到了制冷的目的。
蒸汽压缩式制冷方式一般以消耗电能来获取冷量，该方法历史悠久，技术成熟，实用性广，是中温冷水机最常用的制冷形式。
2双级压缩制冷及复迭式制冷
一般在制取-40℃以下的温度时可采用双级制冷循环或复迭制冷循环。
双级压缩制冷虽然可能比单级压缩制冷达到更低的蒸发温度，但会受到制冷剂本身物性及压缩机工作特性的限制。一般当蒸发温度低于-70℃时，使用单一中温制冷剂的循环或低温制冷循环都有困难。但是，如果能用人工制冷的方法以，为低温制冷剂循环的冷凝过程提供冷源，降低冷凝温度和压力，便能很好地工作了，这就是说，采用低温制冷剂的制冷装置，它虽然能制取很低的温度，却不能单独工作，需要有另一台制冷装置与之联合运行，这就是复迭式制冷。
复迭式制冷装置通常由两部分（或三部分）组成，分别称为高温部分及低温部分。高温部分使用中温制冷剂，低温部分使用低温制冷剂，每一部分都是一个完整的单级或双级制冷系统。高温部分系统中，制冷剂的蒸发用来使低温部分系统中的制冷剂冷凝，只有低温部分的系统中的制冷剂，在蒸发时从被冷却的物件吸热制冷。高温部分与低温部分之间用一个冷凝蒸发器联起来，它既是高温部分的蒸发器，又是低温部分的冷凝器。
