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為了保證高低溫試驗箱降溫速率和低溫度的要求，本試驗箱采用一套進口德國半封閉壓縮機所組成的二元復疊式水冷制冷系統(需在室外安裝每小時冷卻水量為10噸的循環冷卻水塔，由用戶提供)。復疊式制冷系統包含一個高溫制熱循環和一個低溫制冷循環，其連接容器為蒸發冷凝器，蒸發冷凝器是也到能量傳遞的作用，將工作室內熱能通過兩級制冷系統傳遞出去，實現降溫的目的。制冷系統的設計應用能量調節技術，一種行之有效的處理方式既能保證在制冷機組正常運行的情況下又能對制冷系統的能耗及制冷量進行有效的調節，使制冷系統的運行費用和故障率下降到較為經濟的狀態。
高低溫試驗箱制冷循環均采用逆卡若循環，該循環由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成。其過程如下：制冷劑經壓縮機絕熱壓縮到較高的壓力，消耗了功使排氣溫度升高，之后制冷劑經冷凝器等溫地和四周介質進行熱交換，將熱量傳給四周介質。后制冷劑經閥絕熱膨脹做功，這時制冷劑溫度降低。后制冷劑通過蒸發器等溫地從溫度較高的物體吸熱，使被冷卻物體溫度降低。此循環周而復始從而達到降溫之目的。
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