I kjernen av et bærbart vann-kjølesystem ligger overføringen av varme som oppnås gjennom fase-endringssyklusen til et kjølemedium. Dens operasjonelle prosess er primært avhengig av den synergistiske interaksjonen mellom kjølesystemet og vannsirkulasjonssystemet; spesifikt kan det deles inn i tre nøkkeltrinn: varmeabsorpsjon, varmeoverføring og kjølelevering.
En enkelt- kjølesyklus innebærer at kjølemediet suksessivt gjennomgår fire prosesser i kjølesystemet: kompresjon, kondensering, struping og fordampning. Den sentrale komponenten i kompresjonstrinnet er kompressoren, som fungerer for å komprimere kjølemediet. Kompressoren trekker inn lav-temperatur, lav-gassformig kjølemiddel fra fordamperen og, gjennom mekanisk arbeid, transformerer den til høy-temperatur, høy-gassformig kjølemedium. Dette gassformige kjølemediet med høy-temperatur og høyt trykk kommer deretter inn i kondensatoren, hvor det avkjøles av et kjølemedium og kondenserer til flytende kjølemedium. Det flytende høytrykkskjølemediet- passerer gjennom en strupeinnretning, gjennomgår et trykkfall og omdannes til en lav-temperatur- og lavtrykksblanding av væske og gass. Dette kjølemediet med lav-temperatur og lavt- trykk kommer inn i fordamperen, absorberer varme fra det sirkulerende vannet og fordamper, går tilbake til en gassformig tilstand med lav-temperatur og lavt-trykk, og fullfører dermed varmeabsorpsjonsfasen.
Vanligvis, når den nødvendige fordampningstemperaturen faller innenfor området -25 grader til -50 grader, bør et to-kompressorsystem brukes for kjøling. I en to- kjølesyklus utføres kompresjonsprosessen i to adskilte stadier: kjølemiddeldampen fra fordamperen kommer først inn i lav-sylinderen, hvor den komprimeres til et mellomtrykk; etter å ha gjennomgått mellomkjøling, fortsetter den til høytrykkssylinderen, hvor den komprimeres til kondensasjonstrykket før den går inn i kondensatoren. Mellomkjøleren bruker en liten mengde flytende kjølemiddel-som fordamper og absorberer varme ved mellomtrykket-for å avkjøle den overopphetede dampen som slippes ut fra lavtrykkstrinnet, og dermed senke sugetemperaturen for høytrykkstrinnet. Driftsprinsippet til en fordampningskondensator innebærer at høytemperaturgassformig kjølemiddel kommer inn i kondensatorspolen; varmeveksling skjer mellom spiralveggene og vannet som sprayes på utsiden av spiralene, hjulpet av luftstrøm. Når kjølemediegassen krysser spolens lengde, synker temperaturen, noe som får den til å gradvis gå over fra en gassformig til en flytende tilstand.
