實驗室小型低溫冷凍機組的運作是通過三個相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)：制冷劑循環(huán)系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)、電器自控系統(tǒng)。

1、蒸發(fā)器中的液態(tài)制冷劑吸收水中的熱量并開始蒸發(fā)，而后達(dá)到制冷劑與水之間形成一定的溫度差，液態(tài)制冷劑亦完全蒸發(fā)變?yōu)闅鈶B(tài)后被壓縮機吸入并壓縮，氣態(tài)制冷劑通過冷凝器吸收熱量，凝結(jié)成液體，通過熱力膨脹閥節(jié)流后變成低溫低壓制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器，完成制冷劑循環(huán)過程。

2、在制冷過程中冷凝器起著輸出熱能并使制冷劑得以冷凝的作用。從制冷壓縮機排出的高壓過熱蒸氣進(jìn)入冷凝器后，將其在工作過程吸收的全部熱量，其中包括從蒸發(fā)器和制冷壓縮機中以及在管道內(nèi)所吸收的熱量都傳遞給周圍介質(zhì)帶走；制冷劑高壓過熱蒸氣重新凝結(jié)成液體。

3、貯液器：貯液器安裝在冷凝器之后，與冷凝器的排液管是直接連通的。冷凝器的制冷劑液體應(yīng)暢通無阻地流入貯液器內(nèi)，這樣就可以充分利用冷凝器的冷卻面積。另一方面，當(dāng)蒸發(fā)器的熱負(fù)荷變化時，制冷劑液體的需要量也隨之變化，那時貯液器便起到調(diào)劑和貯存制冷劑的作用，可利用冷凝器來調(diào)劑和貯存制冷劑。

4、干燥過濾器：在實驗室小型低溫冷凍機組中需預(yù)防水分和污物等進(jìn)入，水分的來源主要是新添加的制冷劑和潤滑油所含的微量水份，或由于檢修系統(tǒng)時空氣進(jìn)入而帶來的水分。如果系統(tǒng)中的水分未排除干凈，當(dāng)制冷劑通過節(jié)流閥時，因壓力及溫度的下降有時水分會凝固成冰，使通道阻塞，影響制冷裝置的正常運作。因此在小型冷水機冷系統(tǒng)中需安裝干燥過濾器。

5、熱力膨脹閥既是流量的調(diào)節(jié)閥，又是制冷設(shè)備中的節(jié)流閥，它在制冷設(shè)備中安裝在干燥過濾器和蒸發(fā)器之間，它的感溫包是包扎在蒸發(fā)器的出口處。其主要作用是使高壓常溫的制冷劑液體在流經(jīng)熱力膨脹閥時節(jié)流降壓，變?yōu)榈蜏氐蛪褐评鋭裾魵膺M(jìn)入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)汽化吸熱，而達(dá)到制冷降溫的目的。

6、蒸發(fā)器依靠制冷劑液體的蒸發(fā)來吸收被冷卻介質(zhì)熱量的換熱設(shè)備。它在制冷系統(tǒng)中的功能是吸收熱量。為了保證蒸發(fā)過程能穩(wěn)定的進(jìn)行，需不斷的用制冷壓縮機將蒸發(fā)的氣體抽走，以保持一定的蒸發(fā)壓力。

7、在現(xiàn)代工業(yè)中使用的實驗室小型低溫冷凍機組均使用制冷劑。制冷劑是制冷系統(tǒng)里的流動工質(zhì)，它的主要作用是攜帶熱量，并在狀態(tài)變化時實現(xiàn)吸熱和放熱。