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對(duì)于需要達(dá)到-55℃甚至-65℃以下的低溫沖擊，單級(jí)壓縮制冷循環(huán)無(wú)法滿足要求（蒸發(fā)溫度太低，壓縮比過(guò)大，效率極低甚至無(wú)法工作）。因此，普遍采用二元復(fù)疊式制冷循環(huán)。
高溫級(jí)循環(huán)（R404A等中溫制冷劑）：負(fù)責(zé)將熱量從低溫級(jí)冷凝器傳遞到環(huán)境（通過(guò)水冷或風(fēng)冷散熱）。
低溫級(jí)循環(huán)（R23等低溫制冷劑）：負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)最終的深冷效果。
工作原理：低溫級(jí)的壓縮機(jī)將R23壓縮成高溫高壓氣體，但它并不直接排向環(huán)境，而是進(jìn)入一個(gè)特殊的冷凝蒸發(fā)器。在這里，高溫級(jí)循環(huán)的蒸發(fā)器（冷端）為低溫級(jí)循環(huán)的冷凝器（熱端）提供冷卻，使R23氣體冷凝成液體。然后R23液體經(jīng)過(guò)節(jié)流裝置后，在試驗(yàn)箱內(nèi)的蒸發(fā)器中蒸發(fā)吸熱，產(chǎn)生極低的溫度。高溫級(jí)的R404A則在吸收了R23的熱量后，被其壓縮機(jī)壓縮，最終通過(guò)外部冷凝器將總熱量散發(fā)到大氣中。
簡(jiǎn)單比喻：就像兩個(gè)人接力爬山（排熱）。低溫級(jí)（R23）先爬到半山腰（冷凝蒸發(fā)器），把熱量交給高溫級(jí)（R404A），然后高溫級(jí)再接力把熱量帶到山頂（環(huán)境）散發(fā)掉。這樣每級(jí)壓縮機(jī)都在自己合理的工作范圍內(nèi)，系統(tǒng)效率高且能實(shí)現(xiàn)超低溫。
制冷系統(tǒng)并不是直接對(duì)測(cè)試區(qū)進(jìn)行降溫，而是為“冷儲(chǔ)備”服務(wù)。常見(jiàn)的兩箱式（提籃式）沖擊箱為例：
結(jié)構(gòu)：擁有一個(gè)高溫區(qū)（上）和一個(gè)低溫區(qū)（下），中間是測(cè)試區(qū)（提籃）。
工作過(guò)程：
預(yù)冷：獨(dú)立的、*的復(fù)疊制冷系統(tǒng)持續(xù)對(duì)低溫區(qū)的空氣和儲(chǔ)能塊（如盤(pán)管、重物）進(jìn)行制冷，使其長(zhǎng)期穩(wěn)定在-65℃等設(shè)定低溫。
沖擊：當(dāng)需要低溫沖擊時(shí)，提籃帶著樣品在1-2秒內(nèi)從高溫區(qū)切換到低溫區(qū)。低溫區(qū)內(nèi)預(yù)先冷卻好的、大量靜止的冷空氣在風(fēng)機(jī)作用下迅速包圍樣品，實(shí)現(xiàn)瞬間的溫度劇變。
恢復(fù)：沖擊完成后，低溫區(qū)制冷系統(tǒng)繼續(xù)工作，快速將因開(kāi)門(mén)和樣品放入而升溫的空氣重新冷卻到設(shè)定溫度，為下一次沖擊做準(zhǔn)備。
三箱式（靜止式）：原理類似，但它通過(guò)切換風(fēng)道閥門(mén)，將預(yù)冷或預(yù)熱好的氣流快速導(dǎo)向靜止的測(cè)試區(qū)，樣品不動(dòng)。
除了復(fù)疊壓縮機(jī)，還有幾個(gè)關(guān)鍵部件：
冷凝蒸發(fā)器：復(fù)疊系統(tǒng)熱量交換的核心。
板式換熱器/翅片式蒸發(fā)器：用于冷卻低溫區(qū)或蓄能區(qū)的空氣。
電子膨脹閥：精確控制制冷劑流量，響應(yīng)快，效率高。
高效風(fēng)機(jī)：在沖擊瞬間提供大風(fēng)量，保證溫度轉(zhuǎn)換速率。
冷熱沖擊試驗(yàn)箱制冷的關(guān)鍵在于：
強(qiáng)力蓄能：制冷系統(tǒng)是“后臺(tái)”持續(xù)工作，為低溫區(qū)和高溫區(qū)蓄積巨大的冷量和熱量。
復(fù)疊制冷：采用二元甚至三元復(fù)疊系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)超低溫（-40℃以下）的技術(shù)基礎(chǔ)。
快速切換：通過(guò)提籃移動(dòng)或風(fēng)門(mén)切換，讓樣品瞬間暴露在預(yù)先準(zhǔn)備好的溫度環(huán)境中，從而實(shí)現(xiàn)“沖擊”效果，而不是緩慢降溫。
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