Є кілька методів досягнення низьких температур. Найбільш простий метод полягає в тому, що охолоджують спирт, ацетон або бензин твердої вуглекислотою. Шматочки сухого льоду опускають в ці рідини до тих пір, поки вони не будуть плавати на поверхні, що відповідає досягненню охолоджувальної рідиною температури -78 ° С. Деталі можуть охолоджуватися НЕ-посередньо в охолодженої рідини або в посудині, який охолоджується даної рідиною 1. При цьому витрачається тільки сухий лід, який додають в рідині через певний проміжок часу. Витрата вуглекислоти становить 800 г на 1 л спирту. Час охолодження садки 20 кг не перевищує 50-60 хв. В іншому випадку охолодження деталей виробляють в рідкому повітрі, рідкому кисні або рідкому азоті: тут досягається більш глибоке охолодження (від -180 до-190 ° С), яке для більшості сталей є зайвим. Рідкий азот або рідкий кисень доставляють на завод-споживач в спеціальних посудинах і заливають в бак з хорошою тепловою ізоляцією або в холодильник. Застосовують також спеціальну установку, в якій рідкий повітря або рідкий кисень циркулюють по змійовику. Температура в охолоджувачі регулюється кількістю повітря, що подається або кисню. Останнім часом застосовують холодильні машини, в яких охолодження досягається в результаті витрати механічної або теплової енергії. У цих машинах застосовують рідини, звані холодильними агентами, або холодоагентами, які при низькій температурі переходять в пароподібний стан і, навпаки, під дією стиснення і охолодження можуть згущуватися. Промислові холодильні машини представляють собою головним чином компресійні машини, в яких отримання холоду засноване на стисненні парів холодоагенту, зверненні їх в рідину і подальшому випаровуванні.
Випаровування летючої рідини супроводжується поглинанням з навколишнього середовища великої кількості тепла, необхідного для пароутворення (прихована теплота пароутворення).
Холодильні машини мають наступні основні частини: випарник-рефрижератор, або охолоджувач, в якому рідкий холодоагент, перетворюючись на пару, викликає охолодження; компресор, в якому відбувається підвищення тиску пари холодоагенту, засмоктує з випарника-рефрижератора; конденсатор, в якому стислі пари холодоагенту переходять в рідкий стан під дією води, що охолоджує або іншого охолоджувача; вентиль для дозування надходження рідкого холодоагенту в ис-парітель і, отже, що регулює тиск і температуру випаровування.
Схема роботи холодильної машини представлена на рис. 108. Компресор / відсмоктує з випарника 2 пари холодоагенту з низькою температурою і стискає їх; при цьому температура парів холодоагенту підвищується. Потім в конденсаторі 3 тепло переходить від нагрітих парів холодоагенту до води (або до іншого охолоджувача). Холодоагент з конденсатора в рідкому стані надходить через який регулює вентилятор 4 в випарник. За допомогою вентиля можна підтримувати тиск, що відповідає необхідній температурі пароутворення. Рідкий холодоагент, випаровуючись у випарнику, знижує температуру навколишнього середовища-повітря, незамерзаючої розчину кухонної солі або інших речовин.
Випарувався холодоагент знову засмоктується компресором і таким чином циркулює по замкнутій системі.
У холодильних машинах широке застосування в якості холодоагентів отримали фреони-галоїдні похідні насичених вуглеводнів-метану і етану, в яких водень повністю або частково замінений хлором і фтором.
Всі холодоагенти можна розбити на чотири групи. Основні холодоагенти і температури охолодження, яких можна досягти при їх застосуванні, наведені в табл. 8. Зазвичай холодоагенти розливають в сталеві балони.
У промисловості набули поширення холодильні машини з каскадним циклом, при якому дві шини або більше працюють спільно. Каскадний метод заснований на послідовному зріджуванні декількох газів з знижую щимися температурами кипіння, причому внаслідок випаровування під зниженим тиском одного газу проводиться конденсація газу з більш низькою температурою кипіння (рис. 108, б).
У першому циклі холодоагентом може бути аміак з температурою кипіння -33 ° С, у другому циклі - етилен з температурою кипіння -103 ° С, конденсується під тиском в аміачному випарнику. Етилен, випаровуючись при температурі -103 ° С, зріджують кисень, який є холодоагентом третього циклу і випаровується при температурі -183 ° С, і т. Д.
Чи не є джерелом холоду, а лише реалізує процес зниження температури. Джерело холоду це процес в якому відбувається зміна ентальпії. Дроселювання це ізоентальпійний процес.
Детандірованіе - адіабатне розширення (походить від фр.). Розрізняються детандери: поршневі, турбо, роторні та ін. Типів. Детандер є одним з основних джерел «холоду» (поряд з компресором в криогенном циклі). Адіабатний ККД поршневих детандерів може досягати 90% і більше, у турбодетандеров при високих температурах вказаний параметр не перевищує 70% (при зниженні робочого діапазону температур ККД знижується).