En kylmaskin är en enhet som överför värme från ett område med låg-temperatur till ett område med hög- temperatur genom fysikaliska eller kemiska metoder, och därigenom uppnår en kylande effekt. Dess kärnprincip är baserad på den omvända Carnot-cykeln eller ångkompressionscykeln inom termodynamik.
Arbetsprincipen för en kylmaskin är huvudsakligen baserad på den omvända Carnot-cykeln (idealmodell) eller ångkompressionscykeln (praktisk tillämpning). Med ångkompressionscykeln som ett exempel, är dess kärna att uppnå värmeöverföring genom fasändringsprocessen för köldmediet (som Freon, ammoniak, koldioxid, etc.):
Kompressionsstadium: Kompressorn komprimerar det gasformiga köldmediet med låg-temperatur och låg-tryck till en gas med hög-temperatur och högt-tryck. Denna process förbrukar elektrisk energi och ökar köldmedietemperaturen.
Kondensationsstadiet: Gasen med hög-temperatur och högt-tryck kommer in i kondensorn, där den avger värme till den yttre miljön genom värmeavledning (som luftkylning eller vattenkylning), och köldmediet kondenseras till en vätska med högt-tryck.
Strypningsstadiet: Högtrycksvätskan stryps genom en expansionsventil eller kapillärrör, vilket orsakar ett plötsligt tryckfall som leder till partiell förångning av vätskan, absorberar omgivande värme och kyler ner.
Avdunstning: Låg-temperatur, lågt-tryck flytande köldmedium kommer in i förångaren, absorberar värme från målutrymmet (som ett kylrum) och förångas fullständigt, vilket fullbordar kylningsprocessen. Därefter återgår det gasformiga köldmediet till kompressorn för cirkulation.