高低温箱可以实现高温、低温的变化环境，用来检测试验样品在高温、低温的环境下所发生的性能变化，比如由热胀冷缩引起的老化反应，像龟裂、变形、掉色、表皮剥离等现象就属于老化现象。高低温试验箱中的核心部分在于加热和制冷系统，其中制冷系统是比较有技术含量的。高低温箱中的制冷方式采用的是蒸气压缩制冷，比较容易实现而且经济实惠。
高低温箱的制冷系统原理就是利用了蒸气压缩制冷的方式，采用氟利昂等液体来作为蒸发液，通过蒸发发的方式将物体表面的热量带走，从而实现制冷过程。经膨胀阀节流进入蒸发器的液体，从周围物体中吸取蒸发潜热而蒸发，蒸发后变成低温低压气体被制冷压缩机吸入，经压缩机压缩后变成高温高压气体进入水冷或风冷冷凝器，在其中冷却成高压液体，再经膨胀阀进入蒸发器。如此往复循环，从低温处吸热实现制冷，再将热量从高温处释放出来。整个过程就被称为蒸气压缩制冷过程。
高低温箱的制冷过程分为四个部分：蒸发过程、压缩过程、冷凝过程、节流过程。这四个过程不断循环，从而达到制冷的目的，期间会利用到压缩机、换热器、管路及附件等重要部件，这些部件组成了一个完整的制冷系统。目前制冷系统可以控制的最低蒸发温度可以达到-30℃~-40℃，这也是高低温箱和恒温恒湿试验箱最低温度可达-40℃的原因。
另外，高低温箱进行制冷的时候，有时还会使用液氮辅助制冷，其工作原理是液氮的挥发能够带走大量的热量，能够对应一定的饱和蒸汽压力。
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