En kjølemaskin er en enhet som overfører varme fra et område med lav-temperatur til et område med høy- temperatur ved hjelp av fysiske eller kjemiske metoder, og derved oppnår en kjølende effekt. Dens kjerneprinsipp er basert på den omvendte Carnot-syklusen eller dampkompresjonssyklusen i termodynamikk.
Arbeidsprinsippet til en kjølemaskin er hovedsakelig basert på den omvendte Carnot-syklusen (ideell modell) eller dampkompresjonssyklusen (praktisk anvendelse). Med dampkompresjonssyklusen som et eksempel, er kjernen å oppnå varmeoverføring gjennom faseendringsprosessen til kjølemediet (som Freon, ammoniakk, karbondioksid, etc.):
Kompresjonsstadium: Kompressoren komprimerer gassformig kjølemedium med lav-temperatur og lavt-trykk til en gass med høy-temperatur og høyt-trykk. Denne prosessen bruker elektrisk energi og øker kjølemedietemperaturen.
Kondenseringsstadiet: Gassen med høy-temperatur og høyt{1}}trykk kommer inn i kondensatoren, der den frigjør varme til det ytre miljøet gjennom varmeavledning (som luftkjøling eller vannkjøling), og kjølemediet kondenserer til en væske med høyt-trykk.
Strupestadiet: Høytrykksvæsken strupes gjennom en ekspansjonsventil eller et kapillarrør, noe som forårsaker et plutselig trykkfall som fører til delvis fordamping av væsken, absorberer omgivende varme og kjøler ned.
Fordampningsstadium: Flytende kjølemedium med lav-temperatur og lavt-trykk kommer inn i fordamperen, absorberer varme fra målrommet (for eksempel et kjølerom) og fordamper fullstendig, noe som fullfører kjøleprosessen. Deretter går det gassformige kjølemediet tilbake til kompressoren for sirkulasjon.