量子热力学源自人们把热力学建立在量子力学的基础上的尝试,以量子力学和经典热力学为理论基础。近年来,随着量子信息科学的发展,量子热力学的一些基本问题又重新回到人们的视野,引起一些新的研究问题和方向。其中,与经典热机或者制冷机相对应的量子热机或者量子制冷机则为人们研究量子热力学提供了一个很好的平台。在本文中我们主要研究的是量子制冷机模型。顾名思义,量子制冷机是指以量子系统(如,量子比特、1/2自旋系统、谐振子系统等)为“工作物质”的热力学机械。由于工作物质的量子属性,量子制冷机具有了很多与经典机械不同的性质。在量子制冷机模型的研究中,人们主要讨论的问题是量子性在制冷过程中产生的影响。通过对该问题的研究,使人们可以更好的去探索量子力学和经典热力学的关系,可以更好的去理解量子退相干的问题。在本文中,我们将主要借助于量子制冷机模型来研究量子性在制冷过程中产生的影响。在第一章中,作为引言部分,我们对热力学和量子热力学以及量子制冷机等进行了简单的介绍。在第二章中,我们简单介绍了在文中所需要的基本物理概念,如量子比特、密度矩阵、热力学第一定律和热力学第二定律以及主方程等,为后面章节的应用提供理论基础。在第三章中,我们研究了由三个量子比特组成的制冷机模型。在此制冷机模型中,它包括了两种不同的相互作用,即两量子比特之间的强耦合相互作用和三量子比特之间的弱耦合相互作用。基于量子开放系统中主方程的方法,我们具体分析计算了该制冷机模型处于稳态时的热流、效率和相干性。通过数值分析,我们发现当量子制冷机模型系统满足正功条件时,系统量子性对制冷是有益的,对效率是无益的。在第四章中,我们利用微扰方法得到了开放量子系统的局域主方程的稳态解。为了对此微扰方法做进一步的说明,我们将此方法应用于两个量子模型,即两量子比特的热传递模型和三量子比特的量子制冷机模型,分别对它们的局域主方程进行处理,求得系统稳态解的级数展开式。我们可以通过简单的合并,将级数展开式合并成一个矢量。我们发现系统的稳态是非相干操作和相干操作之间的竞争结果。文中利用稳态的解析式计算出热流,通过比较全局热流和内部相互作用产生的部分热流,对系统进行了热力学自洽性分析。通过这样的分析讨论,我们将量子相干性和热力学自洽联系在一起。