Хладилната машина е устройство, което пренася топлина от област с ниска-температура към област с висока-температура чрез физични или химични методи, като по този начин постига охлаждащ ефект. Неговият основен принцип се основава на обратния цикъл на Карно или цикъла на компресия на парите в термодинамиката.
Принципът на работа на хладилната машина се основава главно на обратния цикъл на Карно (идеален модел) или на цикъла на компресия на пара (практическо приложение). Като вземем за пример цикъла на компресиране на парите, неговата същност е да се постигне пренос на топлина чрез процеса на фазова промяна на хладилния агент (като фреон, амоняк, въглероден диоксид и др.):
Етап на компресия: Компресорът компресира газообразния хладилен агент с ниска-температура и ниско-налягане в газ с висока-температура и високо-налягане. Този процес консумира електрическа енергия и повишава температурата на хладилния агент.
Етап на кондензация: Газът с висока-температура и високо{1}}налягане навлиза в кондензатора, където освобождава топлина във външната среда чрез разсейване на топлината (като въздушно охлаждане или водно охлаждане), а хладилният агент кондензира в течност под високо-налягане.
Етап на дроселиране: Течността под високо{0}}налягане се дроселира през разширителен вентил или капилярна тръба, което води до внезапен спад на налягането, което води до частично изпаряване на течността, абсорбиране на околната топлина и охлаждане.
Етап на изпаряване: Течният хладилен агент с ниска-температура и ниско{1}}налягане влиза в изпарителя, абсорбира топлина от целевото пространство (като хладилно помещение) и напълно се изпарява, завършвайки процеса на охлаждане. Впоследствие газообразният хладилен агент се връща в компресора за циркулация.