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恒溫恒濕試驗(yàn)箱由制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、濕度系統(tǒng)、送風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)等組成，上述系統(tǒng)分屬電氣和機(jī)械制冷兩大方面。下面敘述幾個主要系統(tǒng)的工作原理和工作過程。

制冷系統(tǒng)是恒溫恒濕機(jī)的關(guān)鍵部分之一。一般來說，制冷方式都是機(jī)械制冷以及輔助液氮制冷，機(jī)械制冷采用蒸汽壓縮式制冷，它們主要由壓縮機(jī)，冷凝器，膨脹閥（或毛細(xì)管）和蒸發(fā)器組成。制冷方式有單級制冷，復(fù)疊式制冷之分。

下圖是恒溫恒濕試驗(yàn)箱原理圖的制冷部分：

蒸發(fā)器中的液態(tài)制冷劑吸收空氣的熱量(空氣被降溫及除濕)并開始蒸發(fā)，Zui終制冷劑與空氣之間形成一定的溫度差，液態(tài)制冷劑亦完全蒸發(fā)變?yōu)闅鈶B(tài)，后被壓縮機(jī)吸入并壓縮(壓力和溫度增加),氣態(tài)制冷劑通過冷凝器(風(fēng)冷/水冷)吸收熱量，凝結(jié)成液體。通過膨脹閥(或毛細(xì)管)節(jié)流后變成低溫低壓制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器，完成制冷劑循環(huán)過程。

 如果我們試驗(yàn)的溫度低溫要達(dá)到-55℃，單級制冷難以滿足要求，需采用復(fù)疊式制冷。制冷系統(tǒng)由兩部分組成，分別稱為高溫部分和低溫部分，每一部分是一個相對獨(dú)立的制冷系統(tǒng)。高溫部分中制冷劑的蒸發(fā)吸收來自低溫部分的制冷劑的熱量而汽化；低溫部分制冷劑的蒸發(fā)則從被冷卻的對象(試驗(yàn)機(jī)內(nèi)的空氣)吸熱以獲取冷量。

高溫部分和低溫部分之間是用一個蒸發(fā)冷凝器(板式熱交換器）聯(lián)系起來，它既是高溫部分的蒸發(fā)器，也是低溫部分的冷凝器。

恒溫恒濕試驗(yàn)箱除了制冷系統(tǒng)，還有加熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、濕度系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、送風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)。本文就不做詳細(xì)介紹。