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在高低温循环试验箱中，制冷系统是实现低温环境模拟的核心组件，其性能直接决定了设备的温控精度和试验效果。目前，高低温循环试验箱的制冷系统主要有压缩式制冷系统、吸收式制冷系统、半导体制冷系统以及复叠式制冷系统等类型，不同系统各有特点，适用于不同的应用场景。
压缩式制冷系统是常见的类型，它基于逆卡诺循环原理工作。系统主要由压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器组成。压缩机将制冷剂压缩成高温高压气体，经冷凝器散热后变为高压液体，再通过节流装置降压降温，最后在蒸发器中吸收热量蒸发成气体，实现制冷。该系统制冷效率高、降温速度快，能满足大多数常规高低温试验需求，广泛应用于工业生产和实验室检测中。不过，其缺点是结构复杂，对维护要求较高，且压缩机运行时会产生一定噪音。
吸收式制冷系统则利用吸收剂对制冷剂的吸收和解吸过程实现制冷。以溴化锂吸收式制冷为例，溴化锂溶液作为吸收剂吸收水蒸气，形成浓溶液，再通过加热使其释放水蒸气，水蒸气在冷凝器中冷凝，经节流后在蒸发器中蒸发制冷。这种系统无需机械运动部件，运行安静，且可利用余热驱动。但吸收式制冷系统制冷效率相对较低，设备体积较大，对工作环境要求也较为严格，一般适用于有余热资源可供利用的场合。
半导体制冷系统基于帕尔贴效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，电偶的两端会产生温差。其优点是结构紧凑、无制冷剂污染、控温精度高，可实现快速制冷和加热，且制冷量调节方便。然而，半导体制冷系统制冷量较小，效率会随温度降低而下降，目前主要应用于小型试验箱或对制冷量需求不大的精密试验场景。
复叠式制冷系统结合了高温和低温制冷循环，通过中间换热器将两者联系起来，可实现更低的温度。高温循环使用中温制冷剂，低温循环使用低温制冷剂，高温循环的蒸发器为低温循环的冷凝器提供冷却。这种系统能够满足超低温试验需求，常用于航空航天等对低温要求苛刻的领域，但系统结构复杂，成本较高。
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