理論循環是在理論條件下構造出的模型,這些理論條件是:
(1)制冷劑的冷凝溫度等于高溫熱源的溫度，蒸發溫度等于低溫熱源的溫度，且冷凝溫度與蒸發溫度恒定不變。
(2)在制冷系統中，除節流膨脹產生壓力降外，無任何其他流動阻力損失。
(3)壓縮過程為等熵過程。
(4)在節流過程中，流速變化可以忽略不計。
(5)除換熱設備外，與外界無任何熱交換。
(6)制冷劑是純凈的。
單級蒸汽壓縮制冷理論循環在lgp-h圖及T-s圖上的表示見圖3-4，其冷凝溫度和蒸發溫度分別為tk和t0，冷凝壓力和蒸發壓力分別為Pk和p0。由熱力學第一定律，對于在控制容積內狀態變化的工質有 dq=dh+dc2一dw式中q=熱量 (kJ/kg) h—比焓(k1/kg) c—流速(m/s) w—比功(kJ/kg) dw前的負號表示外界向系統輸入功。
根據理論條件，我們可以對理論循環的各個工作過程進行分析。
(1)壓縮過程0-2 0-2表示制冷劑在壓縮機中的壓縮過程，對于理論循環為等熵過程，點0為吸入的低壓飽和蒸汽狀態點，點2為排出的過熱蒸汽狀態點。
因ds=0、dq=0、dc=0 故dh = dw0，wo =h2-h0
W0稱為單位理論功，在T-s圖上用面積0-2-3-4-0表示，在lgp-h圖上為線段4-1在橫坐標上的投影的長度。
(2)冷凝過程2-3此過程由兩段組成，壓縮機排出的制冷劑過熱蒸汽進入冷凝器后，首先被冷卻成飽和蒸汽，即過程2一3"，此時存在傳熱溫差;然后飽和蒸汽被冷凝成飽和液體，即過程3"-3，此凝結過程無傳熱溫差。制冷劑壓力不變，始終是與Tk對應的飽和壓力Pk。
因dw=0、do=0 故dq=dh，qk =h:一h,
qk稱為單位冷凝負荷，在手、圖上用面積a-2-3-c-a表示，在lgp-h圖上以線段2-3的長度表示。
(3)節流過程3-4制冷劑在節流過程中溫度由tk下降至t0，壓力由pk下降至P0，焓值基本不變，節流后制冷劑狀態進入濕蒸汽區，根據理論循環的假定近似有
因dw=0, dc=0、dq=0 故dh=0，h3=h4
即這一過程的起點和終點處于同一等烙線上。
(4)蒸發過程4-0在此過程中，制冷劑在t0, p0保持不變的情況下氣化，吸收氣化潛熱，而所吸收的熱量來自被冷卻對象。
因dw=0、dc=0 故dq=dh，q0 =h0-h4=h0-h3
q0稱為單位制冷量，在T-s圖上用面積0-4-b-a-0表示，在Igph圖上以線段4-0的長度表示。
