相變製冷

相變製冷分為液體氣化製冷與固體熔化與昇華製冷，由於液體自身具有流動性，液體氣化製冷是廣泛應用的。液體汽化成蒸氣的過程吸收熱量，從而達到製冷的目的，為了使其連續不斷地工作，成為一個循環，便必須使製冷劑在低壓下蒸發汽化、蒸氣升壓、高壓氣體液化和高壓液體降壓 ^[1]  。

相變製冷主要可以分為：冰相變冷卻、冰鹽相變冷卻、乾冰相變冷卻這幾類。

冰相變冷卻

冰相變冷卻是最早使用的降温方法，仍在廣泛應用於日常生活、農業、科學研究等各種領域。冰融化和冰昇華均可用於冷卻。實際主要是利用冰融化的潛熱。

常壓下冰在0攝氏度融化,冰的汽化潛熱為335kj/kg。能夠滿足0攝氏度以上的製冷要求。

冰冷卻時，常藉助空氣或水作中間介質以吸收被冷卻對象的潛熱。此時，換熱過程發生在水或空氣與冰表面之間。被冷卻物體所能達到的温度一般比冰的溶解温度高5-10攝氏度。厚度10釐米左右的冰塊，其比表面積在25-30平方米/立方米之間。為了增大比表面積，可以將冰粉碎成碎冰。水到冰的表面傳熱係數為116W/（平方米*K）。空氣到冰表面的表面傳熱係數與二者之間的温度差以及空氣的運動情況有關。

冰鹽相變冷卻

冰鹽是指冰和鹽類的混合物。用冰鹽製作製冷劑可以獲得更低的温度。

冰鹽冷卻是利用冰鹽融化過程的吸熱。冰鹽融化過程的吸熱包括冰融化吸熱和鹽溶解吸熱這兩種作用。起初，冰吸熱在0攝氏度下融化，融化水在冰表面形成一層水膜；接着，鹽溶解於水，變成鹽水膜，由於溶解要吸收溶解熱，造成鹽水膜的温度降低；繼而，在較低的温度下冰進一步溶化，並通過其表層的鹽水膜與被冷卻對象發生熱交換。這樣的過程一直進行到冰的全部融化，與鹽形成均勻的鹽水溶液。 冰鹽冷卻能到達的低温程度與鹽的種類和混合物中鹽與水的比例有關。

工業上應用最廣的冰鹽是冰塊與工業食鹽NaCl的混合物。

乾冰相變冷卻

固態CO2俗稱乾冰。

CO2的三相點參數為：温度-56攝氏度，壓力0.52MPa。乾冰在三相點以上吸熱時融化為液態二氧化碳；在三相點和三相點一下吸熱時，則直接昇華為二氧化碳蒸氣。

乾冰是良好的製冷劑，它化學性質穩定，對人體無害。早在19世紀，乾冰冷卻就用於食品工業、冷藏運輸、醫療、人工降雨、機械零件冷處理和冷配合等方面 ^[2]  。