單級蒸汽壓縮理論循環就變為由一個等熵壓縮過程、一個等焓膨脹過程和兩個等壓過程組成(圖2-4)。圖中，x=0曲線為飽和液體線，其上每一點均處于飽和液體狀態;x=1曲線為飽和蒸汽線.其上每一點均處于飽和蒸汽狀態。
制冷劑進入壓縮機時為1點表示的蒸發壓力下的飽和蒸汽，然后在壓縮機中經歷1-2的等熵壓縮過程，離開壓縮機時為2點的冷凝壓力下的過熱蒸汽。2-3-4表示制冷劑的冷卻和冷凝過程，為一等壓過程，且壓力等于冷凝溫度下對應的飽和壓力。其中2-3為制冷劑蒸汽的冷卻過程，由2點的過熱蒸汽冷卻為3點的冷凝壓力下的飽和蒸汽，這一冷卻過程與冷卻介質間存在傳熱溫差。3-4為冷凝壓力和冷凝溫度下的等壓、等溫冷凝過程，制冷劑由3點的飽和蒸汽變為4點的冷凝壓力下的飽和液體，這一過程中制冷劑與冷卻介質間沒有傳熱溫差。4-5為等焓節流過程，制冷劑的溫度與壓力都下降進入兩相區，由4點的飽和液體變為5點的蒸發壓力下的氣液兩相狀態。5-1為制冷劑在蒸發器中的等壓、等溫蒸發過程，壓力等于蒸發壓力、溫度等于蒸發溫度，制冷劑吸收被冷卻介質或對象的熱量，由5點的兩相狀態變為1點的飽和蒸汽。蒸發過程中制冷劑與被冷卻介質或對象間沒有傳熱溫差。
圖2-5為單級蒸汽壓縮理論循環系統流程和制冷劑的壓力、溫度變化。這樣的基本制冷系統包括四個基本部件:壓縮機、冷凝器、蒸發器和節流閥。從壓縮機出來的制冷劑過熱蒸汽2首先進入冷凝器，在冷凝器中被冷卻到飽和液體4，然后經節流閥節流，成為氣液兩相狀態5后進入蒸發器，在蒸發器中吸收被冷卻介質熱量后變為飽和蒸汽1。離開蒸發器的飽和蒸汽再進入壓縮機被壓縮成為過熱蒸汽。由此形成循環。
