วิทยานิพนธ์ฉบับนี้ ทำการศึกษาระบบทำความเย็นที่ใช้อากาศเป็นสารทำความเย็นโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเสนอรูปแบบระบบต่างๆ เพื่อเป็นแนวทางในการนำไปใช้ในทางปฏิบัติโดยรูปแบบที่ทำการวิเคราะห์มี 4 รูปแบบ ได้แก่ ระบบปิด อัดหนึ่งขั้น แบบไม่มีอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนซ้ำ, ระบบปิด อัดหนึ่งขั้นแบบมีอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนซ้ำ, ระบบปิดอัดสองขั้นแบบไม่มีอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนซ้ำ และระบบปิดอัดสองขั้นแบบมีอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนซ้ำ ด้วยการวิเคราะห์อิทธิพลของพารามิเตอร์ ได้แก่ อัตราส่วนการอัด,ประสิทธิภาพเครื่องอัดอากาศ, ประสิทธิภาพกังหัน, ประสิทธิผลของอุปกรณ์ระบายความร้อน และประสิทธิผลอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนซ้ำ ที่มีต่อการระบายความร้อน, ภาระการทำความเย็นและสัมประสิทธิ์บ่งสมรรถนะการทำความเย็น และเพื่อแสดงความเป็นไปได้เชิงรูปธรรมด้วยการสร้างเครื่องทำความเย็นโดยใช้อากาศเป็นสารทำความเย็นขึ้น โดยรูปแบบที่ทำการสร้างต้นแบบคือ ระบบเปิด อัดหนึ่งขั้นแบบไม่มีอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนซ้ำ ผลที่ได้จากการวิเคราะห์พบว่า ระบบอัดหนึ่งขั้นแบบไม่มีอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนซ้ำ เมื่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์ในระบบเท่ากับ 85% ระบบจะเกิดขึ้นได้จริงเมื่ออัตราส่วนการอัดมากกว่า 1.4 แต่ถ้าติดตั้งอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนซ้ำ จะทำให้ระบบเกิดขึ้นได้จริงที่อัตราส่วนการอัดลดลงแค่ 1.1 เท่านั้น หรือถ้าติดตั้งเครื่องอัดอากาศขั้นที่สอง อัตราส่วนการอัดจะลดลงเหลือแค่ 1.2 แต่ถ้าวิเคราะห์ในแง่ของภาระทำความเย็นและสมรรถนะการทำความเย็น จะพบว่าระบบอัดสองขั้นจะให้ภาระการทำความเย็นมากกว่าระบบอัดหนึ่งขั้นและระบบที่ติดตั้งอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนซ้ำจะให้ภาระการทำความเย็นที่มากว่าระบบที่ไม่ได้ติดตั้งอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนซ้ำ แต่สมรรถนะการทำความเย็นจะมีค่าสูงสุดเรียงตามลำดับ ดังนี้ ระบบอัดหนึ่งขั้นแบบไม่มีอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนซ้ำ, ระบบอัดหนึ่งขั้นแบบอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนซ้ำ, ระบบอัดสองขั้นแบบไม่มีอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนซ้ำ และระบบอัดสองขั้นแบบมีอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนซ้ำ ตามลำดับ โดยอุปกรณ์ในทุกระบบมีประสิทธิภาพ 100% ถ้าอุปกรณ์มีประสิทธิภาพไม่เท่ากับ 100% ต้องพิจารณาอัตราส่วนอัดขั้นที่หนึ่ง และ/หรือ อัตราส่วนการอัดรวมของระบบด้วย ดังรายละเอียดในวิทยานิพนธ์ ผลที่ได้จากการทดลองพบว่า เมื่อทดลองที่ความเร็วรอบ 2,698, 3,230, 4,260, และ5,112 รอบต่อนาที หรือที่อัตราส่วนการอัด 1.48, 1.68, 1.78 และ 1.82 ตามลำดับ ที่อัตราส่วนการอัด 1.48 จะมีสมรรถนะการทำความเย็นสูงสุดที่ 0.12 แต่มีภาระการทำความเย็นต่ำสุดที่ 4.9 kJ/kg และอุณหภูมิต่ำสุดที่ทำได้อยู่ที่ 20.1 องศาเซลเซียส และที่อัตราส่วนการอัด1.82 จะมีสมรรถนะการทำความเย็นต่ำสุดที่ 0.10 แต่จะได้ภาระการทำความเย็นสูงสุดที่8.1 kJ/kg และอุณหภูมิต่ำสุดที่ทำได้อยู่ที่ 17.0 องศาเซลเซียส