人工製冷

人工製冷的基本方法大致可分為物理方法和化學方法兩類，而絕大多數的人工製冷方法屬於物理方法。在普通製冷技術領域內，應用最廣泛的物理方法有相變製冷、氣體膨脹製冷；其次是熱電製冷、固體吸附製冷以及研究中的渦流製冷等。

1、相變製冷

相變製冷是利用某些物質在發生相變時的熱換效應進行製冷的方法。因為物質在發生相變的過程中，當物質分子重新排列和分子運動速度改變時，需要吸收或放出熱量，即相變潛熱。在現代製冷技術中，主要是利用製冷劑液體在低壓下的汽化過程來製取冷量，如蒸氣壓縮機製冷、吸收式製冷及蒸氣噴射式製冷等。

相變製冷中，製冷劑的汽化潛熱大小與製冷劑的性質有關，並其製冷能力：　1）製冷劑的相對分子質量越小，其汽化潛熱量越大；　2）任何一種製冷劑的汽化潛熱隨汽化壓力的提高而減少，當達到臨界狀態時，其汽化潛熱為零。所以，製冷劑的臨界溫度與凝固溫度是液體汽化相變製冷循環的極限工作溫度範圍。固體如乾冰、水冰、溶液冰等的熔化和升華也能使物體或空間冷卻。單純利用乾冰、水冰、溶液冰，一般能滿足短時間的降溫要求，這只是一個簡單的冷卻過程，而不能稱為製冷。因為製冷過程是一個通過製冷循環使熱量不斷地從低溫熱源傳到高溫熱源的連續過程，這一過程必須依靠製冷機來實現。

2、氣體膨脹製冷

氣體膨脹製冷是基於壓縮氣體的絕熱節流效應滬哦壓縮氣體的絕熱膨脹效應，從而獲得低氣流來製取冷量的製冷技術，常用的有空氣壓縮式製冷循環等。氣體膨脹製冷根據使用的設備不同表現出氣體膨脹時的不同特性。通過節流裝置來實現的稱為氣體絕熱節流效應，在製冷中利用的是絕熱節流的冷效應。通過膨脹機實現的稱為氣體等膨脹效應，氣體等膨脹效應總是冷效應。事實證明：但絕熱節流不採用結構複雜的膨脹機，指採用結構簡單、便於調節的節流裝置，因而絕熱節流也有其明顯的優越性。在實際工程中，氣體的絕熱節流效應和等膨脹效應都應用於製冷技術中，具體選擇視工程的實際情況而定。

3、熱電製冷

熱電製冷，亦稱溫差電效應製冷。它是利用珀爾帖效應來達到製冷目的的一種製冷技術。珀爾帖效應是由兩種不同金屬組成的閉合環路，當直流電流通過這個環路時，在環路的一個接點出現吸熱、另一個接點出現放熱的效應。由於半導體材料內部結構的特點，決定了它產生的溫差電現象要比金屬顯著得多，所以當前熱電製冷多採用某些特種半導體材料作為其熱電堆，亦稱為半導體製冷。半導體製冷器具有體積小、無噪音、無磨損、運行可靠、冷卻速度快、易控制等優點，但半導體製冷的工作效率較低，使其應用受到一定限制。

4、固體吸附式製冷

某些固體物質在一定的溫度及壓力下能吸附某種工作的氣體或水蒸氣，而在另一溫度及壓力下又能將它釋放出來，這種吸附與解析的過程將導致工質的壓力變化，從而起到了“壓縮機”的作用。固體吸附式製冷就是利用了這一工作原理。固體吸附式製冷可利用太陽能工作熱源。利用太陽能的固體吸附式製冷亦稱為太陽能-固體吸附式製冷。

5、氣體渦流製冷

氣體渦流製冷是利用作為工質的壓縮氣體經過渦流管產生的渦流，分離出冷、熱兩種氣流，其中的冷氣流用來獲得冷量的製冷方法，即蘭克-赫爾胥效應。渦流管由噴嘴、渦流室、分離孔板及冷、熱兩端的管子等組成。渦流管製冷具有結構簡單，維護調節方便和能達到較低溫度的優點，但其效率低、經濟性差，現在還應用不普遍。

熱泵循環是另一種逆向循環的應用，熱泵循環以環境介質為低溫熱源，並從中獲取熱量將其轉移給高於環境溫度的加熱系統的逆向循環。熱泵循環與製冷循環的形式、原理相同，甚至使用的設備和工質也相近，但循環工作區間的溫度與獲得能量的目的不同。另外用同一台製冷機同時實現製冷循環和供熱循環的，稱為熱化循環或聯合機循環，這是一種有效利用能源的方法。從熱力學的角度來看，他們三者都屬於逆向循環的範疇。