Este ciclo se emplea para obtener bajas temperaturas con fines de refrigeración. La sustancia de trabajo en dichos ciclos de gas suele ser aire. Es posible que otros gases resulten ventajosos en otras circunstancias. La desventaja de la refrigeración por gas es su bajo COP; por ello únicamente se utiliza cuando existe una razón justificante
Aprovecha sustancias que absorben calor al cambiar de estado de líquido a gas. El ciclo se basa en la capacidad que tienen algunas sustancias en absorber otras sustancias. La técnica nació cuando se consigue fabricar por primera vez hielo con la máquina de absorción del ciclo amoniaco-agua, aunque es normalmente utilizado con agua-bromuro de litio por tener mayor eficiencia.
La refrigeración por vacío permite enfriar de forma más rápida. Los beneficios del proceso de refrigeración por vacío son principalmente un consumo menor de energía y un enfriamiento más rápido. Se emplea en la industria alimentaria principalmente.
Este ciclo aprovecha la entalpia del cambio de fase de líquido a vapor. En la imagen inferior vemos el esquema de los distintos componentes del ciclo. En la segunda, se ve la representación de un diagrama T-S y la comparación con un ciclo con una válvula isoentrópica y una real.
En este ciclo de refrigeración el refrigerante se evapora y se condensa, comprimiéndolo, alternativamente para luego volver a la fase de vapor. Como se muestra en el esquema, junto con diagramas T-S y P-H del ciclo ideal. El vapor saturado en el estado 1 se comprime isoentrópicamente a vapor sobrecalentado en el estado 2. El vapor refrigerante entra a un condensador, de donde se extrae calor a presión constante hasta que el fluido se convierte en líquido saturado en el estado 3. Para que el fluido regrese a presión más baja, se expande adiabáticamente en una válvula o un tubo capilar hasta el estado 4. El proceso 3-4 es una estrangulación y h3=h4. En el estado 4, el refrigerante es una mezcla húmeda de baja calidad. Finalmente, pasa por el evaporador a presión constante. De la fuente de baja temperatura entra calor al evaporador, convirtiendo el fluido en vapor saturado y se completa el ciclo. Observe que todo el proceso 4-1 y una gran parte del proceso 2-3 ocurren a temperatura constante.
El proceso de compresión real incluirá fricciones y rozamientos los cuales incrementaran la entropía y la transferencia de calor. En un ciclo real puede ocurrir que el refrigerante se sobrecaliente a la entrada del compresor y subenfría a la salida del condensador. Además, el comprensor no es isoentrópico.
