根據《溫度衝擊試驗》的技術指標和冷熱（rè）衝擊（jī）試驗（yàn）箱的使用要求，試驗箱可以快速提供- 25℃～- 65℃的大（dà）流量冷氣流，因（yīn）此製冷係統設計采用通過壓縮機實（shí）現製冷的蒸氣壓縮製冷循環，選取有效製冷方式是設計工作（zuò）進行的（de）步。

    1、蒸氣壓縮製冷循（xún）環概述（shù）
    蒸氣壓縮式製冷循環是在（zài）製冷設備中應（yīng）用為（wéi）廣泛的（de）一種製冷（lěng）循壞，它適用於各類製冷設備，這樣的製冷機設備更加（jiā）緊湊，而且能夠得到比較（jiào）寬（kuān）的製冷溫度範圍，在普通製（zhì）冷溫度範圍內有著較高的工作效率，可以根據不同場（chǎng）合的需要製成大、中、小型（xíng）。在蒸氣壓縮式製冷（lěng）循環中，為把製冷劑蒸氣從低壓變為（wéi）高壓，且使其（qí）不斷在製冷係（xì）統（tǒng）內循環流（liú）動，可以采用多種類型的製冷壓縮機。按照（zhào）各類製冷壓（yā）縮機工作原理可以將它們（men）分為速度型和容積型（0，壓縮機分類如下圖所示。速度型壓縮機由（yóu）旋（xuán）轉部件連（lián）續將角動量轉換給（gěi）蒸氣，再將該動量（liàng）轉為壓力;容積式（shì）壓縮機通過對運動機構做功，以減少壓縮式（shì）容積，提高蒸氣壓力（lì）來完成壓縮功（gōng）能。蒸氣壓縮式製冷機根據工作原理和使用條件的不同有單級壓縮製冷（lěng）循環、多級壓縮製冷循環（huán）和複疊式循環等不同的（de）組（zǔ）合（hé）表現形式，以滿足不（bú）同的溫度要求。
    在製取0℃～-65℃的溫度時，蒸氣壓縮式製冷循環根據工作原理和使用條件的（de）不同，分為單級蒸氣壓縮式製冷循環、兩級蒸氣壓縮式製冷循環和複疊式製冷循環三種形式，以滿足不同的溫度要求。
    2、單級蒸氣壓縮製冷（lěng）循環

    單級蒸氣壓縮製冷循環工作過程如下圖所（suǒ）示。單級燕氣壓縮製冷循環是指從蒸（zhēng）發器出來的低壓蒸氣，經過壓縮機一（yī）次壓縮（suō）到冷凝壓力的製冷循環。壓縮機吸入的是以點1表示的飽和蒸氣，1-2表示製冷劑在壓縮機內的壓縮（suō）過程，這（zhè）一過程在理想的情況（kuàng）下為等熵過（guò）程。2-3-4表示製冷劑在冷凝器的冷卻和冷凝過程，在（zài）這一過程中製冷劑的壓力保（bǎo）持不變，且等於冷凝溫度（dù）下的飽和蒸氣壓力。4-5為節流過程，製冷劑在節流過程中，壓力和溫度都降低，但焓值保持不變。5-1表示製冷劑在蒸發（fā）器中（zhōng）的蒸發吸熱過程，製冷劑（jì）在（zài）蒸發（fā）溫度和蒸發壓力不變的情況下蒸發，吸收被（bèi）冷卻物的熱量實現製冷。

    實際上，單級蒸氣壓縮製冷（lěng）的理論（lùn）循環和實際循環是（shì）有差異的，差異歸結為3點：
    （1）壓縮機工作時有摩擦阻力、熱（rè）量交換和（hé）工質泄漏，壓（yā）縮過程不（bú）是等熵的（de）。
    （2）實際熱交換過程中，存在傳熱溫差。
    （3）製冷劑流經過道及排氣閥門和換熱設備時，存在阻力和壓力降。
    由此可知，實際循（xún）環比理（lǐ）論循（xún）環要複雜得多，另外製冷（lěng）係統製冷量也受蒸發溫度和（hé）冷凝溫度的影響（xiǎng）。製冷係（xì）統所能達到的蒸（zhēng）發溫度主要是由它的冷凝壓力和壓縮比來決定的。製冷劑的冷凝壓力由冷卻介質溫度決定，如空氣、水等。當冷凝壓力一定時，用單級蒸氣壓縮製冷循環要（yào）達到較低的（de）溫（wēn）度，其蒸發壓力也必須（xū）降低，冷凝壓力和蒸發壓力之差增大，從而使壓縮比擴大，惡化了壓縮機的運（yùn）行條件，不利於循環運行。在單級蒸氣壓（yā）縮循環中，一般規定壓縮比不超過10，在壓（yā）縮機正（zhèng）常（cháng）工作的壓縮比範圍內，采用中（zhōng）溫製冷劑製冷係統所能達到的溫度（dù）為-40℃左右。采用低溫工質，係統的冷凝壓力（lì）過高，冷凝（níng）壓力一般為20bar左右，增加了係統製冷劑泄漏的（de）可能性。而采用高溫工質又存在蒸發溫度相對較（jiào）高的問（wèn）題，並且同樣存在壓比過大的缺陷，這樣不但造成循環性能下降，而且使循環運行的（de）安（ān）全性受到影響。在壓（yā）縮比限製的條件下，不同冷凝溫度時幾（jǐ）種製冷劑在單（dān）級壓縮時所能達到的蒸發溫度，如下表所示：
    由（yóu）以上各（gè）種製冷劑在各冷凝溫度下的蒸發溫（wēn）度可得：在單級（jí）蒸氣壓（yā）縮製冷循環中，壓（yā）縮（suō）比一定的情況下，單一中溫製冷劑製冷受到蒸發壓力不能（néng）過低的限製，係（xì）統很難（nán）獲得（dé）-40℃以下（xià）的溫度。
    3、兩（liǎng）級蒸氣壓縮製冷循環
    在兩級壓縮製冷循環中，製冷劑的壓縮過程分兩個階段進行，即將來自蒸發器的低壓製冷劑蒸氣（qì）（壓力為Po）先進入低壓壓縮機，在其中壓縮到中間壓力Pm，經過中（zhōng）間冷卻（què）後再進入高壓壓縮機，將其壓（yā）縮到冷凝壓力Pk，排入冷凝器中（zhōng）。這（zhè）樣，可使各級壓力（lì）比適中，由於經過中間（jiān）冷卻，又可使壓縮機的耗功減少，可靠性、經濟性均有所提高。兩級壓（yā）縮製冷循環按中間冷卻方式可分為中間完全冷卻循環與中間不（bú）完全冷（lěng）卻循（xún）環，所謂中間完全冷卻是指將（jiāng）低壓級的排氣冷卻到中間壓力下的飽和蒸（zhēng）氣;如果低壓級排氣雖（suī）經冷（lěng）卻，但並未冷（lěng）到飽和（hé）蒸氣狀態時稱為中間不完全（quán）冷卻（què）。按節流方式又可分為一級節流循環與兩級（jí）節（jiē）流循（xún）環，如果（guǒ）製（zhì）冷劑液體由冷凝壓力Pk直接節流至蒸發（fā）壓力Po，則稱為一級節流循環;如果將高壓液體（tǐ）先從冷凝壓力（lì）Pk節流到中間壓力Pa，然（rán）後再由Pm節（jiē）流降壓至蒸發壓力Po，稱為（wéi）兩級節流循環。一級節流循環雖經（jīng）濟性較（jiào）兩級節（jiē）流稍差，但它利用節（jiē）流前本身（shēn）的壓力可實現遠距離供液或高層供液，故被廣泛采用。兩級壓縮製冷循環（huán）常用（yòng）的中（zhōng）溫製冷（lěng）劑有： R12、R404a、R22、 R717、 R502等。
    在理（lǐ）論上兩級壓縮製冷循環的總壓（yā）縮比（bǐ）可以取得很大（壓比可（kě）達100），獲得較低的蒸發溫度。例如，製冷係統冷凝溫度為40℃時，對於（yú）R404a，當總壓比為（wéi）100 時（shí），蒸發壓力為18. 7kPa，與之相對應的蒸（zhēng）發溫度為一71±0.5℃;對於R22，當總壓比為100時，蒸（zhēng）發壓力為15. 7kPa，所對應的蒸發溫度可以（yǐ）達到（dào）-73±0.5℃，此時（shí）係統的蒸發壓力過低，增加了空氣滲入製（zhì）冷係統的（de）可能性，吸（xī）氣壓力過低壓縮機吸氣閥片也不易開啟，壓縮機的工作效率低，甚至不能正常工作。采用一種中溫製冷劑的（de）兩級壓縮（suō）製冷（lěng）循環，還可能（néng）因為蒸發溫度過低使得製冷（lěng）劑凝固，製（zhì）冷係統無法正常工作。
    綜上所（suǒ）述，采用單一製冷劑的兩級壓縮製冷循環，適（shì）合用來製取一40℃~-60℃的溫度，這樣（yàng）整個製冷係統可以正常工（gōng）作，具有較高的工作效率。若要獲得（dé）更低的溫度，就需要采用兩種製冷劑的複疊製冷循環。
    4、複疊製冷循環（huán）
    複疊製冷循環通常（cháng）由高溫級和低溫級兩部分組成。高溫部分使用中溫製（zhì）冷劑，低溫部分使用低（dī）溫製冷劑，形成兩個單級壓縮製冷係統複疊工（gōng）作的循環。兩係統（tǒng）之間采用一個冷凝蒸發器（qì）銜接起來，高溫（wēn）級的中溫製冷（lěng）劑在其中蒸發製冷，使低溫級的低溫製冷（lěng）劑（jì）在其中放出熱量，與蒸發的中溫製冷劑進行熱（rè）交換後，被冷（lěng）凝成為（wéi）液體。從冷（lěng）凝蒸發器出來（lái）的中溫製冷劑蒸氣帶走低溫製冷劑的冷凝熱量，經過高溫（wēn）級循環將熱量傳遞給環境介質（水或空（kōng）氣（qì））。而從（cóng）冷凝蒸發器（qì）出來的低溫製冷劑液體，經低溫級節流閥降壓後，進（jìn）入蒸發器（qì）吸取被冷卻物的（de）熱量而蒸發製冷，獲得（dé）所需要（yào）的低溫。
    由於複疊製冷循環是由兩個獨立的製冷係統複疊而成，每台壓縮（suō）機工（gōng）作壓力適中（zhōng），能很好（hǎo）的滿足獲得較低溫度的要求，所以廣泛應用於一60℃～-80℃的普冷領域。複疊製冷循環使（shǐ）用了多台壓縮機，從設計製造和生產維護的方麵考慮，係統（tǒng）相對較（jiào）為複雜，投入較大，運行維護難度更大。
    5、自然複疊製（zhì）冷循環
    自然複疊製冷循環是複疊製冷循環的一種特殊形式，循環采用混合製冷劑作為工質，巧妙的利用了分凝原理來實現（xiàn）各（gè）製冷劑之間的複疊。其工作（zuò）原（yuán）理如下（xià）圖所示，當混合製冷劑經壓縮機壓縮後變為高溫高壓蒸氣排入冷凝器（qì），在這裏大部分的高沸點製冷劑被冷凝下來（lái），成為液體。由於（yú）低沸（fèi）點製冷劑在通（tōng）常的室（shì）溫冷凝條件下，不能被冷卻成液體，所以仍然為氣態（tài）。氣液兩相混合工質從冷凝器出來（lái）後（hòu），依（yī）靠重力的作用，氣體（tǐ）和液體分離（lí）。其中（zhōng）液體部分經（jīng）個節流（liú）閥（fá）C節流變為低（dī）壓液體，在冷凝（níng）蒸發器中（zhōng）蒸發吸收氣態（tài）低沸點製（zhì）冷劑的熱量。從冷凝器出（chū）來的（de）氣態低沸點製冷劑在（zài）冷凝蒸發器中放熱被冷凝為液體，由（yóu）第二個節流閥D節流後迸入蒸發器進行（háng）蒸發製冷。後，從蒸發器出來（lái）的低沸點製冷劑氣體與從冷凝蒸發器出來的高沸點製（zhì）冷（lěng）劑氣.體混合（hé）後進入壓縮機，從而完（wán）成（chéng）整（zhěng）個循環。