壓縮空氣制冷循環

由于空氣定溫加熱和定溫排熱不易實現，故不能按逆向卡諾循環運行。在壓縮空氣制冷循環中，用兩個定壓過程來代替逆向卡諾循環的兩個定溫過程，故可視為逆向布雷頓循環。工程應用中，壓縮機可以是活塞式的或是葉輪式的。

從冷庫出來的空氣進入壓氣機后被絕熱壓縮，溫度升到環境溫度以上；然后進入冷卻器，在定壓下將熱量傳給冷卻水，溫度等同于環境溫度；再導入膨脹機絕熱膨脹，溫度進一步降到冷庫溫度以下；最后進入冷庫，定壓吸熱（吸收的熱量稱為制冷量），完成循環。

回熱式壓縮空氣制冷循環

從冷庫出來的空氣首先進入回熱器，升溫到環境溫度；接著進入葉輪式壓氣機壓縮升溫；然后進入冷卻器實現定壓放熱降溫，理論上可以重新降到環境溫度（此時工質處于高壓狀態）；隨后進入回熱器進一步定壓降溫到冷庫溫度，再進入葉輪式膨脹機實現定熵膨脹過程，更進一步地降壓降溫，最后進入冷庫定壓吸熱，完成循環。

此種循環和上面的壓縮空氣制冷循環共同的缺點有二：其一，不能實現定溫吸、排熱過程，使循環偏離了逆向卡諾循環而降低了經濟性；其二，空氣的比熱容較小，單位質量工質的制冷量也較小，這個缺點在回熱式中可以改善，但仍不能根本消除。 

壓縮蒸氣制冷循環

壓縮蒸氣的逆向卡諾制冷循環理論上可以實現，但是會出現干度過低的狀態，不利于兩相物質壓縮。為了避免不利因素、增大制冷效率及簡化設備，在實際應用中常采用節流閥（或稱膨脹閥）替代膨脹機。

制冷工質從冷庫定壓氣化吸熱后（此時工質通常為干飽和蒸氣或接近干飽和蒸氣），再進入壓縮機在絕熱狀態下壓縮，溫度超過環境溫度，然后進入冷凝器向環境介質等壓散熱；在冷凝器內，過熱的制冷劑蒸氣先等壓降溫到對應于當前壓力的飽和溫度，然后繼續等壓（同時也是等溫）冷凝成飽和液狀態，進入節流閥，在節流閥處絕熱節流降溫、降壓至對應于循環起始壓力的濕飽和蒸氣狀態，再進入冷庫氣化吸熱，完成循環。

壓縮蒸氣制冷循環采用低沸點物質作制冷劑，利用在濕蒸氣區定壓即定溫的特性，在低溫下定壓氣化吸熱制冷，可以克服上述壓縮空氣、回熱壓縮空氣循環的部分缺點。