В зависимости от вида физического процесса, в результате которого получают холод, холодильные машины разделяют на следующие типы использующие фазовый переход рабочего тела из жидкого в газообразное состояние (парокомпрессионные, эжекторные, абсорбционные) использующие процесс расширения воздуха с производством внешней работы (воздушные детандерные), использующие процесс расширения воздуха без производства внешней работы (воздушные вихревые) использующие эффект Пельтье .
Воздушные детандерные холодильные машины удобны в эксплуатации, безопасны и компактны. Основные недостатки невысокие энергетические коэффициенты при температурах выше —80°С и при небольших (менее 10 кВт) холодопроизводительностях.
Воздушная детандерная холодильная машина обычно представляет собой комбинацию компрессора, расширительной машины, теплообменников, холодильной камеры и системы управления. В качестве компрессоров и расширительных машин можно применять осевые, центробежные, винтовые, поршневые и другие компрессорные и детандерные агрегаты. Для осуществления теплообменных процессов в цикле в зависимости от конкретного исполнения используют регенераторы или рекуперативные теплообменники различных типов.
Циклы воздушных детандерных машин могут быть разомкнутыми и замкнутыми. При этом рабочее тело (воздух) во всех процессах, составляющих цикл, может находиться при давлении, равном атмосферному (выше атмосферного) либо в части процессов при давлении ниже атмосферного. В первом случае этот цикл называют циклом с давлением, во втором — циклом с разрежением , или вакуумным. Как правило, в холодильной камере создают давление, равное атмосферному.
В детандерных машинах большой холодопроизводительности (свыше 50 кВт) турбодетандер и компрессор имеют достаточно большие размеры, поэтому их КПД могут быть высокими. Так, адиабатный КПД турбодетандера по заторможенным параметрам достигает 0,9, а компрессора — 0.87. Величину недорекуперации в эффективном регенераторе можно принять равной 4—6°С. При достаточно совершенном воздушном тракте машины от = 0,85 0,9.