压缩空气制冷循环
由于空气定温加热和定温排热不易实现，故不能按逆向卡诺循环运行。在压缩空气制冷循环中，用两个定压过程来代替逆向卡诺循环的两个定温过程，故可视为逆向布雷顿循环。工程应用中，压缩机可以是活塞式的或是叶轮式的。
从冷库出来的空气进入压气机后被绝热压缩，温度升到环境温度以上；然后进入冷却器，在定压下将热量传给冷却水，温度等同于环境温度；再导入膨胀机绝热膨胀，温度进一步降到冷库温度以下；最后进入冷库，定压吸热（吸收的热量称为制冷量），完成循环。
回热式压缩空气制冷循环
从冷库出来的空气首先进入回热器，升温到环境温度；接着进入叶轮式压气机压缩升温；然后进入冷却器实现定压放热降温，理论上可以重新降到环境温度（此时工质处于高压状态）；随后进入回热器进一步定压降温到冷库温度，再进入叶轮式膨胀机实现定熵膨胀过程，更进一步地降压降温，最后进入冷库定压吸热，完成循环。
此种循环和上面的压缩空气制冷循环共同的缺点有二：其一，不能实现定温吸、排热过程，使循环偏离了逆向卡诺循环而降低了经济性；其二，空气的比热容较小，单位质量工质的制冷量也较小，这个缺点在回热式中可以改善，但仍不能根本消除。
压缩蒸气制冷循环
压缩蒸气的逆向卡诺制冷循环理论上可以实现，但是会出现干度过低的状态，不利于两相物质压缩。为了避免不利因素、增大制冷效率及简化设备，在实际应用中常采用节流阀（或称膨胀阀）替代膨胀机。
制冷工质从冷库定压气化吸热后（此时工质通常为干饱和蒸气或接近干饱和蒸气），再进入压缩机在绝热状态下压缩，温度超过环境温度，然后进入冷凝器向环境介质等压散热；在冷凝器内，过热的制冷剂蒸气先等压降温到对应于当前压力的饱和温度，然后继续等压（同时也是等温）冷凝成饱和液状态，进入节流阀，在节流阀处绝热节流降温、降压至对应于循环起始压力的湿饱和蒸气状态，再进入冷库气化吸热，完成循环。
压缩蒸气制冷循环采用低沸点物质作制冷剂，利用在湿蒸气区定压即定温的特性，在低温下定压气化吸热制冷，可以克服上述压缩空气、回热压缩空气循环的部分缺点。
