本高低溫試驗(yàn)箱的溫度范圍為-70℃~150℃，利用雙級復(fù)疊式制冷系統(tǒng)來獲取-70℃低溫。
    一年中室內(nèi)環(huán)境溫度平均在5℃~35℃間，當(dāng) 試驗(yàn)箱中設(shè)定的溫度明顯高于室溫時，無需啟動制冷循環(huán)，僅依靠電加熱器和試驗(yàn)箱自身的散熱就可以使溫度平衡，達(dá)到設(shè)定值。
    當(dāng)試驗(yàn)箱需要制取低于環(huán)境溫度的低溫時，需要開啟冷源。為了節(jié)能，當(dāng)設(shè)定的低溫僅依靠高溫級制冷循環(huán)就能達(dá)到時，只啟動高溫級循環(huán)；而當(dāng)僅依靠高溫級制冷循環(huán)無法達(dá)到設(shè)定低溫時，則啟動雙級復(fù)疊式制冷循環(huán)。根據(jù)高溫級循環(huán)制冷劑R404A的性質(zhì)并且要保證高溫級制冷循環(huán)時有一定富余的制冷能力來應(yīng)對環(huán)境溫度變化，故以-15℃它作為雙級復(fù)疊式制冷循環(huán)和高溫級制冷循環(huán)的切換溫度。

    所以，試驗(yàn)箱制冷系統(tǒng)的運(yùn)行模式為:當(dāng)箱內(nèi)溫度設(shè)定高于室溫時，復(fù)疊式制冷機(jī)組不啟動，只靠電加熱和試驗(yàn)箱散熱來維持設(shè)定溫度；當(dāng)設(shè)定溫度為-15℃到室溫時，只啟動高溫級系統(tǒng)，以節(jié)約能耗；而當(dāng)設(shè)定溫度為-70℃~-16℃時，則啟動雙級復(fù)疊式制冷系統(tǒng)。

    圖1為高溫級制冷系統(tǒng)流程圖。當(dāng)設(shè)定溫度為-15℃~39℃時，高溫級制冷系統(tǒng)運(yùn)行流程為圖1右側(cè)部分，電磁閥四、六、七關(guān)閉，電磁閥一、二打開。制冷劑R404A從高溫級壓縮機(jī)1排出，流經(jīng)冷凝器3、干燥過濾器8、壓力控制器7，經(jīng)過電磁閥一經(jīng)電子膨脹閥6節(jié)流進(jìn)入蒸發(fā)器5，再經(jīng)電磁閥二后，流入高溫級壓縮機(jī)1，完成一個循環(huán)。
    此循環(huán)中還有一路由電磁閥三和毛細(xì)管11組成的旁通回路，其作用如下:
    1)若蒸發(fā)器內(nèi)制冷量過大，則高溫級制冷劑從冷凝器出來后，一部分經(jīng)上述流程流回壓縮機(jī)，另一部分經(jīng)電磁閥三、毛細(xì)管11，與從蒸發(fā)器出來的高溫級制冷劑合并后一起進(jìn)入壓縮機(jī)吸氣口， 這樣可減少蒸發(fā)器中的冷量；

    2)當(dāng)壓縮機(jī)吸氣溫度過高時，電磁閥三打開，降低壓縮機(jī)吸氣溫度，從而降低排氣溫度。

    當(dāng)箱內(nèi)設(shè)定溫度為-16℃~70℃時，采用雙級復(fù)蠱式制冷系統(tǒng)流程，見圖2。高溫級運(yùn)行流程用圖中右側(cè)箭頭表示，電磁閥一、三關(guān)閉，電磁閥四打開。高溫級制冷劑經(jīng)高溫級壓縮機(jī)1排出，流經(jīng)冷凝器3、干燥過濾器8、壓力控制器7，經(jīng)電磁閥四、毛細(xì)管11節(jié)流，進(jìn)入冷凝蒸發(fā)器4蒸發(fā)后，經(jīng)單向閥15后流入高溫級壓縮機(jī)1，完成一個循環(huán)流程。
    低溫級運(yùn)行流程用圖中的左側(cè)箭頭表示，電磁閥七打開。低溫級制冷劑經(jīng)低溫級壓縮機(jī)2排出，經(jīng)過油分離器14后進(jìn)入預(yù)冷器3，減少冷凝蒸發(fā)器中的冷凝熱負(fù)荷。而后流經(jīng)壓力控制器7，進(jìn)入冷凝蒸發(fā)器4冷凝后，再經(jīng)過干燥過濾器8，經(jīng)電磁閥七、毛細(xì)管11節(jié)流后進(jìn)入蒸發(fā)器5，后流入低溫級壓縮機(jī)2，完成一個循環(huán)流程。
    低溫級循環(huán)中還有-路由電磁閥六和毛細(xì)管組成的旁通回路，其作用如下:
    1)當(dāng)復(fù)疊式制冷循環(huán)的蒸發(fā)器制冷量過大時，
    打開電磁閥六，從冷凝蒸發(fā)器4出來的制冷劑一部.分按上述流程流回壓縮機(jī)，另-部分經(jīng)過干燥過濾器s后流經(jīng)電磁閥六、毛細(xì)管11后與流出蒸發(fā)器的低溫級制冷劑混合后流入低溫級壓縮機(jī)，這樣可降低蒸發(fā)器中低溫級的制冷量；
    2)打開電磁閥六的另一個作用是防止低溫級.壓縮機(jī)吸氣溫度過高。
    本系統(tǒng)有兩個單級壓縮系統(tǒng)，R404A作為高溫級的循環(huán)制冷劑，R23作為低溫級的循環(huán)制冷劑。高溫級冷凝溫度定為45℃，本高低溫試驗(yàn)箱的正常情況下溫度為-70℃，但惡劣情況下可達(dá)-5℃，若取傳熱溫差5K，則系統(tǒng)低溫級蒸發(fā)溫度為-80℃。
    在低溫系統(tǒng)停機(jī)時，由于R23處于超臨界狀態(tài)， .有壓力過高的危險。為保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，在低溫級中，利用毛細(xì)管、卸荷閥連接--個膨脹容器，可避免超壓狀態(tài)。當(dāng)啟動時低溫級壓縮機(jī)排氣壓力超過設(shè)定安全值，則自動打開卸荷閥，使一部分排氣流入膨脹容器，避免低溫級出現(xiàn)超壓危險，保證安全啟動。當(dāng)?shù)蜏丶壵＿\(yùn)行后，膨脹容器內(nèi)的R23制冷劑又通過毛細(xì)管壓差作用流回系統(tǒng)中，使循環(huán)順利進(jìn)行。
    電磁閥有兩個功能: 1 )通過打開和關(guān)閉電磁閥，控制系統(tǒng)； 2)防止系統(tǒng)停止運(yùn)行后，高壓的液體制
    冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器，否則當(dāng)系統(tǒng)重新啟動時，將有大量制冷劑液體進(jìn)入壓縮機(jī)，從而發(fā)生液擊事故。
    復(fù)疊式制冷機(jī)組低溫級蒸發(fā)溫度較低，較大的壓差使壓縮機(jī)排氣溫度過高，冷凝溫度過高，會使制冷量和COP降低，而且可能會對系統(tǒng)帶來安全隱患。因此為低溫級壓縮機(jī)的排氣增加了一-個預(yù)冷器，使排氣溫度快速降低后，再進(jìn)入冷凝蒸發(fā)器器冷凝，保證系統(tǒng)安全，增強(qiáng)冷凝效果，提高制冷能力。