制冷方法分为蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、 蒸气喷射式制冷、气体膨胀式制冷、热电制冷。在上述制冷方法中，蒸气压缩制冷是最经济而且应用最广泛的制冷方式，亦是环境试验设备中最常使用的制冷方式，其原理是利用氟利昂等液体的蒸发潜热从被冷却物体中吸热而实现制冷。
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。单级制冷循环图在(单级制冷循环图)所示制冷循环中，由某一状态变成另一状态的一个变化被称为一个过程。制冷循环共有四个过程。
下面简叙制冷循环中的四个过程。
(1). 蒸发过程：通过膨胀节流后的低压湿蒸汽，在蒸发器中从周围介质吸热制冷，并逐渐增加其干度。这样，从蒸发器出来的气体就已经成为干饱和蒸气或稍有过热度的过热蒸气了。在蒸发过程中，制冷剂温度和压力保持不变。
(2). 压缩过程：完成制冷作用后从蒸发器出来的蒸气进入制冷机，经过压缩后，温度和压力急剧升高。所以制冷机排出的气体就变成了过热度较大的热蒸气。压缩过程中，制冷剂熵值不变。
(3). 冷凝过程：从制冷机排出的高温高压过热蒸气，进入冷凝器后同冷却水或空气进行热交换，使过热蒸气逐渐变成饱和蒸气，进而变成饱和液体。当用冷却水冷却时，饱和液体温度将继续降低，出现过冷。冷凝过程中压力保持不变。
(4). 节流过程：从冷凝器出来的液体通过膨胀阀或毛细管等节流装置被节流，成为低温低压的湿蒸汽，节流过程中制冷剂焓值不变。
上述四个循环过程依次不断循环，进而达到制冷目的。为完成制冷循环的各热力学过程，需要将压缩机、换热器、管路、管路附件等组成一个系统，该系统称为制冷系统。单级压缩制冷，是指制冷剂蒸气只经过一次压缩，它的最低蒸发温度可以控制在-30c～-40c，当需要获得更低的试验温度时，通常采用复叠式制冷系统，即将两个单级压缩制冷系统复叠在一起。其中一个系统为高温部分，采用中温制冷剂;另一个系统为低温部分，采用低温制冷剂。高温部分的蒸发器与低温部分的冷凝器复叠构成冷凝蒸发器。液氮辅助制冷：工作原理液氮的温度对应一定的饱和蒸汽压力。当液氮所处的压力环境高于其温度所对应的饱和蒸汽压时，称之为液氮过冷。液氮过冷的方法有两种，一是提高液氮压力，二是通过制冷机提供冷量降低液氮温度。对闭式液氮过冷循环系统只能采取二者结合的方式：制冷机提供冷量，提高压力保证液氮单向流动。
设备组成
• 过冷箱 ：为制冷机、换热器等提供了一个安装和换热并与外界绝热、保冷的环境 。
• 泵箱：安装液氮泵，提供系统循环动力的场所。并具有循环液氮气、液相分离的作用。
• 真空输液管道：真空保温管，将系统连为一体，液氮在其中循环;
• 减压抽空系统：当制冷机不能提供系统所需冷量时，通过减压抽空系统补充系统冷量
• 冷却水系统：冷却压缩机，节约水资源。
• 液氮贮槽：向系统加注和补充液氮。并且是一个氮气源，为泵箱和气动元件提供气源。
• 泵箱及气动阀门供气系统 ：保证系统循环压力高于循环液氮温度所对应的饱和蒸汽压 和保证 系统阀门供气 ;
•测控仪表及装置： 自动显示和控制系统需测量的物理量：温度、压力、流量、液位。
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