Основным преимуществом ПКХМ по сравнению с другими, есть возможность приблизится к процессам, осуществляемым в цикле Карно. Это становится возможным, если в качества холодильного агента применить легкокипящие жидкости; тогда подвод и отвод теплоты будут происходить при фазовых превращениях холодильного агента (кипение, конденсация), протекающих при постоянной температуре и постоянном давлении.
В испарителе И хладагент кипит при t0об и Р0' за счет теплоты охлаждаемо объекта 4'-1'. Влажный пар хладагента непрерывно отсасывается из испарителя компрессором КМ, адиабатно сжимается в нём 1'-2' до давления конденсации Рк' tω и подается в конденсатор КН где происходит его конденсация при неизменном давлении и температуре 2'-3'. Отвод теплоты конденсации осуществляется охлаждающей забортной водой ЗВ. Жидкий хладагент возвращается в испаритель через расширительный цилиндр-детандр РЦ, в котором происходит адиабатное понижение давления и температуры хладагента 3'-4' до исходных значений Р0' и tоб.
Схема парокомпрессионной холодильной машины осуществляющей обратный цикл Карно
Рис.13 Принципиальная схема одноступенчатой парокомпрессионной холодильной машины с расширительным цилиндром (а); Цикл Карно в T-S диаграмме (б); и lgp-i диаграмме (в)
Непрерывными линиями показан необратимый теоретический обратный цикл Карно. Учитывает внешнюю необратимость обусловленную конечною разностью температур при естественном теплообмене: конденсирующийся хладагент – охлаждающая забортная вода Δtk= tk-tω; охлаждаемый объект – кипящий хладагент в реальном испарителе Δt0=tоб-t0. Оба теоретических цикла расположены в области влажного пара т.к. 4-1, 4'-1', 2'-3', 2-3 должны быть изобарными.