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立式高低溫試驗箱加熱系統一般采用鎳鉻合金電加熱絲直接加熱，設備工作時，循環風扇使箱內空氣產生對流，帶走加熱絲產生的熱量，從而達到對箱內空氣加熱的效果；控制系統通過微電腦調節，控制加熱絲的導通時間，加熱熱量與損耗熱量達到動態平衡，實現控溫的目的。
立式高低溫試驗箱的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。
后制冷劑經截流閥絕熱膨脹做功，這時制冷劑溫度降低。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。
高低溫試驗箱根據試驗方法與行業標準可分為交變試驗、恒溫試驗，兩種試驗方法都是在高低溫試驗箱的基礎上進行升級拓展，
交變試驗箱是指可以一次性將需要做的高溫、低溫以及所需做的溫度的時間設定在儀表參數內，試驗箱會按照設定走程序，高低溫試驗箱就是在做一個固定的溫度，使試驗效果更接近自然氣候，模擬出更惡劣的自然氣候，從而使被測樣品的可靠性更高。
高低溫試驗箱正常的工作情況下，壓縮機吸回的是制冷劑蒸氣而不是液體，如果制冷系統中制冷劑過多和冷凍油充入量過多或膨脹閥調節流量過大，使制冷劑在蒸發器中沒有蒸發完，致使制冷劑以濕蒸氣或液態被壓縮機吸回，充注會造成結冰。
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