冷卻器的制冷系統是由制冷壓縮機、冷凝器、蒸發器和節流閥四個基本部件組成。它們之間用管道依次連接，形成一個密閉的系統，制冷劑在系統中不斷地循環流動，發生狀態變化，與外界進行熱量交換。其工作過程制冷系統的基本原理：
液體制冷劑在冷卻器中吸收被冷卻的物體熱量之后，汽化成低溫低壓的蒸汽、被壓縮機吸入、壓縮成高壓高溫的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷卻介質(水或空氣)放熱，冷凝為高壓液體、經節流閥節流為低壓低溫的制冷劑、再次進入蒸發器吸熱汽化，達到循環制冷的目的。這樣，制冷劑在系統中經過蒸發、壓縮、冷凝、節流四個基本過程完成一個制冷循環。
在制冷系統中，蒸發器、冷凝器、壓縮機和節流閥是制冷系統中的主要四大件，這當中蒸發器是輸送冷量的設備。制冷劑在其中吸收被冷卻物體的熱量實現制冷。壓縮機是心臟，起著吸入、壓縮、輸送制冷劑蒸汽的作用。冷凝器是放出熱量的設備，將冷卻器中吸收的熱量連同壓縮機功所轉化的熱量一起傳遞給冷卻介質帶走。節流閥對制冷劑起節流降壓作用、同時控制和調節流入蒸發器中制冷劑液體的數量，并將系統分為高壓側和低壓側兩大部分。
實際制冷系統中，除上述四大件之外，常常有一些輔助設備，如電磁閥、分配器、干燥器、集熱器、易熔塞、壓力控制器等部件組成，它們是為了提高
冷卻器運行的經濟性，可靠性和安全性而設置的。
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