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按工作介質在槽中流動過程來說明恒溫水槽工作原理：在攪拌推動下，工作介質在混合區內自上而下流動，先經盤管蒸發器和加熱器進行熱交換，使流動介質達到某一合適溫度后，由攪拌器進行強烈攪動，使溫度不甚均勻的介質充分混合，進而推動介質從底部流出，再導流向上進入工作區，并使介質具有一定的流速。
在恒溫時，恒溫槽中冷卻和加熱兩個部件同時工作，冷卻器件主要提供制冷量，用于降溫并zui終保持所要求的低溫，而加熱器用來提供平衡熱量實現溫度控制。
槽溫在接近或低于室溫時，恒溫水槽制冷系統投入運行，它通過安裝在槽體中盤管蒸發器冷卻工作介質，實現降溫。為了提高介質的降溫速率，制冷量分兩級可調，開始降溫時，可使制冷機在蒸發溫度較高，負荷較大的情況下工作。在恒溫或下限溫度附近工作時，則令制冷機在蒸發溫度較低，負荷較小的工況下工作，這樣也有利于溫度穩定。
在流經工作區過程中，要求介質盡量減少與外界的熱交換，這樣才能保證工作區介質溫度均勻，并為高質量溫度控制創造良好的條件，此后，介質再流進混合區，依次作重復的循環流動。溫控系統的感溫元件置于流體之中，用于測量溫度信號，控溫系統根據感溫元件所測得的溫度變化，調節輸出脈沖信號，zui后驅動雙向可控硅推動加熱器加熱，實現控制槽溫在設定溫度下工作。
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