本高低溫試驗箱的溫度范圍為-70℃~150℃，利用雙級復疊式制冷系統來獲取-70℃低溫。
    一年中室內環(huán)境溫度平均在5℃~35℃間，當 試驗箱中設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箱自身的散熱就可以使溫度平衡，達到設定值。
    當試驗箱需要制取低于環(huán)境溫度的低溫時，需要開啟冷源。為了節(jié)能，當設定的低溫僅依靠高溫級制冷循環(huán)就能達到時，只啟動高溫級循環(huán)；而當僅依靠高溫級制冷循環(huán)無法達到設定低溫時，則啟動雙級復疊式制冷循環(huán)。根據高溫級循環(huán)制冷劑R404A的性質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對環(huán)境溫度變化，故以-15℃它作為雙級復疊式制冷循環(huán)和高溫級制冷循環(huán)的切換溫度。

    所以，試驗箱制冷系統的運行模式為:當箱內溫度設定高于室溫時，復疊式制冷機組不啟動，只靠電加熱和試驗箱散熱來維持設定溫度；當設定溫度為-15℃到室溫時，只啟動高溫級系統，以節(jié)約能耗；而當設定溫度為-70℃~-16℃時，則啟動雙級復疊式制冷系統。

    圖1為高溫級制冷系統流程圖。當設定溫度為-15℃~39℃時，高溫級制冷系統運行流程為圖1右側部分，電磁閥四、六、七關閉，電磁閥一、二打開。制冷劑R404A從高溫級壓縮機1排出，流經冷凝器3、干燥過濾器8、壓力控制器7，經過電磁閥一經電子膨脹閥6節(jié)流進入蒸發(fā)器5，再經電磁閥二后，流入高溫級壓縮機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管11組成的旁通回路，其作用如下:
    1)若蒸發(fā)器內制冷量過大，則高溫級制冷劑從冷凝器出來后，一部分經上述流程流回壓縮機，另一部分經電磁閥三、毛細管11，與從蒸發(fā)器出來的高溫級制冷劑合并后一起進入壓縮機吸氣口， 這樣可減少蒸發(fā)器中的冷量；

    2)當壓縮機吸氣溫度過高時，電磁閥三打開，降低壓縮機吸氣溫度，從而降低排氣溫度。

    當箱內設定溫度為-16℃~70℃時，采用雙級復蠱式制冷系統流程，見圖2。高溫級運行流程用圖中右側箭頭表示，電磁閥一、三關閉，電磁閥四打開。高溫級制冷劑經高溫級壓縮機1排出，流經冷凝器3、干燥過濾器8、壓力控制器7，經電磁閥四、毛細管11節(jié)流，進入冷凝蒸發(fā)器4蒸發(fā)后，經單向閥15后流入高溫級壓縮機1，完成一個循環(huán)流程。
    低溫級運行流程用圖中的左側箭頭表示，電磁閥七打開。低溫級制冷劑經低溫級壓縮機2排出，經過油分離器14后進入預冷器3，減少冷凝蒸發(fā)器中的冷凝熱負荷。而后流經壓力控制器7，進入冷凝蒸發(fā)器4冷凝后，再經過干燥過濾器8，經電磁閥七、毛細管11節(jié)流后進入蒸發(fā)器5，后流入低溫級壓縮機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管組成的旁通回路，其作用如下:
    1)當復疊式制冷循環(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，另-部分經過干燥過濾器s后流經電磁閥六、毛細管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，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.壓縮機吸氣溫度過高。
    本系統有兩個單級壓縮系統，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℃，本高低溫試驗箱的正常情況下溫度為-70℃，但惡劣情況下可達-5℃，若取傳熱溫差5K，則系統低溫級蒸發(fā)溫度為-80℃。
    在低溫系統停機時，由于R23處于超臨界狀態(tài)， .有壓力過高的危險。為保證系統的安全運行，在低溫級中，利用毛細管、卸荷閥連接--個膨脹容器，可避免超壓狀態(tài)。當啟動時低溫級壓縮機排氣壓力超過設定安全值，則自動打開卸荷閥，使一部分排氣流入膨脹容器，避免低溫級出現超壓危險，保證安全啟動。當低溫級正常運行后，膨脹容器內的R23制冷劑又通過毛細管壓差作用流回系統中，使循環(huán)順利進行。
    電磁閥有兩個功能: 1 )通過打開和關閉電磁閥，控制系統； 2)防止系統停止運行后，高壓的液體制
    冷劑進入蒸發(fā)器，否則當系統重新啟動時，將有大量制冷劑液體進入壓縮機，從而發(fā)生液擊事故。
    復疊式制冷機組低溫級蒸發(fā)溫度較低，較大的壓差使壓縮機排氣溫度過高，冷凝溫度過高，會使制冷量和COP降低，而且可能會對系統帶來安全隱患。因此為低溫級壓縮機的排氣增加了一-個預冷器，使排氣溫度快速降低后，再進入冷凝蒸發(fā)器器冷凝，保證系統安全，增強冷凝效果，提高制冷能力。