„Cykl chłodniczy sprężania par” to nazwa nadana w celu opisania działania zamkniętych obiegów używanych w zastosowaniach chłodniczych.

Wykorzystuje on odparowanie czynnika chłodniczego wewnątrz obiegu, a konkretnie w wymienniku ciepła zwanym parownikiem, który absorbuje energię z otaczającego powietrza; jest ona następnie dostarczana do komory przechowywania żywności poprzez konwekcję naturalną lub wymuszoną przez wentylator (patrz również „ZIMNO” i „CIŚNIENIE & TEMPERATURA”).

Po odparowaniu czynnik chłodniczy nie może już przyjąć znacznych ilości energii, w związku z czym musi zostać przywrócony do stanu ciekłego poprzez skroplenie.

Powstaje zatem problem posiadania środowiska, które jest wystarczająco „zimne”, aby zaabsorbować energię z czynnika chłodniczego, co oczywiście nie może być tym samym przedziałem magazynowym, który został właśnie schłodzony.

Wykorzystując korelację pomiędzy ciśnieniem i temperaturą dla zmiany stanu, gdzie wyższe ciśnienia odpowiadają wyższym temperaturom, sprężarka jest używana do sprężania czynnika chłodniczego do ciśnienia, które jest wyższe niż w parowniku (do 8-10 razy!), aby proces kondensacji mógł zachodzić w temperaturze zgodnej z łatwo dostępnym „zimnym” źródłem, zazwyczaj powietrzem zewnętrznym.

Kondensacja zachodzi zatem w wysokiej temperaturze (zazwyczaj 35-55°C) wewnątrz wymiennika ciepła, gdzie dwoma płynami są powietrze zewnętrzne i czynnik chłodniczy. Ten ostatni skrapla się i powraca do stanu ciekłego, podczas gdy powietrze zewnętrzne zostanie ogrzane.

Płynny czynnik chłodniczy jest nadal pod wysokim ciśnieniem, gdy opuszcza skraplacz. Urządzenie rozprężające jest zatem potrzebne do rozprężenia ciekłego czynnika chłodniczego i obniżenia jego ciśnienia do wartości, przy której następuje odparowanie; czynnik chłodniczy powrócił teraz do stanu początkowego (ciecz o niskim ciśnieniu i temperaturze) i może ponownie pobierać energię z powietrza w komorze przechowywania żywności.

Głównymi elementami obiegu czynnika chłodniczego są zatem:

Parownik: jest to wymiennik ciepła podobny do chłodnicy, gdy używany jest z powietrzem (wężownica żebrowa) lub bardziej kompaktowy, gdy używany jest z wodą (płytowy wymiennik ciepła, wiązka rur); wymienia on energię poprzez przewodzenie pomiędzy czynnikiem chłodniczym, który paruje, zmieniając stan z ciekłego na gazowy, a otaczającym go powietrzem (lub wodą), które w rezultacie zostaje schłodzone. Odparowanie odbywa się praktycznie przy stałym ciśnieniu i temperaturze, z wyjątkiem niewielkiego spadku ciśnienia. Czynnik chłodniczy opuszczający parownik jest przegrzanym gazem, którego temperatura jest nieco wyższa niż temperatura parowania.

Sprężarka: jest to urządzenie zapewniające sprężanie objętościowe, tj. stopniowe zmniejszanie objętości, za pomocą układów obrotowych lub tłokowych. Zadaniem sprężarki jest cyrkulacja czynnika chłodniczego wewnątrz obiegu, a konkretnie zasysanie go w postaci gazu z parownika, a następnie sprężanie i dostarczanie pod wyższym ciśnieniem do skraplacza. Praca mechaniczna wykonywana przez sprężarkę pociąga za sobą znaczny wzrost temperatury gazu (czasami powyżej 100°C) oraz zużycie energii. Zużycie energii elektrycznej przez sprężarkę zależy od różnicy pomiędzy dwoma ciśnieniami roboczymi. Czynnik chłodniczy dostający się do sprężarki musi być w stanie gazowym, ponieważ ciecze są notorycznie nieściśliwe. Sprężarka rozpoczyna pracę, gdy urządzenie musi zapewnić chłodzenie i jest zwykle aktywowana przez systemy kontroli temperatury.

Kondensator: jest to wymiennik ciepła, który jest podobny do parownika, ale nieco większy, i może być również wężownicą żebrowaną, płytowym wymiennikiem ciepła lub wiązką rur. Wymienia on energię pomiędzy powietrzem zewnętrznym (lub wodą) wydmuchiwanym przez wentylatory a czynnikiem chłodniczym w postaci gorącego gazu uwalnianego przez sprężarkę. Czynnik chłodniczy zostaje schłodzony, a następnie skrapla się przy praktycznie stałej temperaturze i ciśnieniu, czyli ulega niewielkiemu przechłodzeniu. Na wyjściu skraplacza czynnik chłodniczy będzie w stanie ciekłym pod wysokim ciśnieniem i o temperaturze nieco niższej niż temperatura skraplania.

Urządzenie rozprężne: składa się z kalibrowanego otworu, cienkiej rurki kapilarnej lub mechanicznego lub napędzanego silnikiem zaworu regulacyjnego ze sterowaniem mikroprocesorowym. Dławienie wytwarzane przez urządzenie rozprężne obniża ciśnienie ciekłego czynnika chłodniczego opuszczającego skraplacz bez wymiany energii. Wykorzystuje to zasadę Bernoulliego, zgodnie z którą prędkość płynu przechodzącego przez ograniczenie znacznie wzrasta, powodując spadek ciśnienia i odpowiadający mu spadek temperatury. W ten sposób ciekły czynnik chłodniczy powraca do niskiego ciśnienia i niskiej temperatury i jest gotowy do ponownego odparowania, powtarzając cykl opisany powyżej.

Urządzenie rozprężne ma również funkcję kontrolowania przepływu czynnika chłodniczego przez obwód. Zbyt duża ilość grozi uszkodzeniem sprężarki, ponieważ czynnik nie odparuje całkowicie w parowniku, pozostając częściowo w stanie ciekłym. Niewystarczająca ilość wyraźnie zmniejsza wydajność urządzenia, ponieważ parownik nie jest w pełni wykorzystywany.

.