本高低溫試驗箱的溫度范圍為-70℃~150℃，利用雙級復疊式制冷系統來獲取-70℃低溫。
    一年中室內環境溫度平均在5℃~35℃間，當 試驗箱中設定的溫度明顯高于室溫時，無需啟動制冷循環，僅依靠電加熱器和試驗箱自身的散熱就可以使溫度平衡，達到設定值。
    當試驗箱需要制取低于環境溫度的低溫時，需要開啟冷源。為了節能，當設定的低溫僅依靠高溫級制冷循環就能達到時，只啟動高溫級循環；而當僅依靠高溫級制冷循環無法達到設定低溫時，則啟動雙級復疊式制冷循環。根據高溫級循環制冷劑R404A的性質并且要保證高溫級制冷循環時有一定富余的制冷能力來應對環境溫度變化，故以-15℃它作為雙級復疊式制冷循環和高溫級制冷循環的切換溫度。

    所以，試驗箱制冷系統的運行模式為:當箱內溫度設定高于室溫時，復疊式制冷機組不啟動，只靠電加熱和試驗箱散熱來維持設定溫度；當設定溫度為-15℃到室溫時，只啟動高溫級系統，以節約能耗；而當設定溫度為-70℃~-16℃時，則啟動雙級復疊式制冷系統。

    圖1為高溫級制冷系統流程圖。當設定溫度為-15℃~39℃時，高溫級制冷系統運行流程為圖1右側部分，電磁閥四、六、七關閉，電磁閥一、二打開。制冷劑R404A從高溫級壓縮機1排出，流經冷凝器3、干燥過濾器8、壓力控制器7，經過電磁閥一經電子膨脹閥6節流進入蒸發器5，再經電磁閥二后，流入高溫級壓縮機1，完成一個循環。
    此循環中還有一路由電磁閥三和毛細管11組成的旁通回路，其作用如下:
    1)若蒸發器內制冷量過大，則高溫級制冷劑從冷凝器出來后，一部分經上述流程流回壓縮機，另一部分經電磁閥三、毛細管11，與從蒸發器出來的高溫級制冷劑合并后一起進入壓縮機吸氣口， 這樣可減少蒸發器中的冷量；

    2)當壓縮機吸氣溫度過高時，電磁閥三打開，降低壓縮機吸氣溫度，從而降低排氣溫度。

    當箱內設定溫度為-16℃~70℃時，采用雙級復蠱式制冷系統流程，見圖2。高溫級運行流程用圖中右側箭頭表示，電磁閥一、三關閉，電磁閥四打開。高溫級制冷劑經高溫級壓縮機1排出，流經冷凝器3、干燥過濾器8、壓力控制器7，經電磁閥四、毛細管11節流，進入冷凝蒸發器4蒸發后，經單向閥15后流入高溫級壓縮機1，完成一個循環流程。
    低溫級運行流程用圖中的左側箭頭表示，電磁閥七打開。低溫級制冷劑經低溫級壓縮機2排出，經過油分離器14后進入預冷器3，減少冷凝蒸發器中的冷凝熱負荷。而后流經壓力控制器7，進入冷凝蒸發器4冷凝后，再經過干燥過濾器8，經電磁閥七、毛細管11節流后進入蒸發器5，后流入低溫級壓縮機2，完成一個循環流程。
    低溫級循環中還有-路由電磁閥六和毛細管組成的旁通回路，其作用如下:
    1)當復疊式制冷循環的蒸發器制冷量過大時，
    打開電磁閥六，從冷凝蒸發器4出來的制冷劑一部.分按上述流程流回壓縮機，另-部分經過干燥過濾器s后流經電磁閥六、毛細管11后與流出蒸發器的低溫級制冷劑混合后流入低溫級壓縮機，這樣可降低蒸發器中低溫級的制冷量；
    2)打開電磁閥六的另一個作用是防止低溫級.壓縮機吸氣溫度過高。
    本系統有兩個單級壓縮系統，R404A作為高溫級的循環制冷劑，R23作為低溫級的循環制冷劑。高溫級冷凝溫度定為45℃，本高低溫試驗箱的正常情況下溫度為-70℃，但惡劣情況下可達-5℃，若取傳熱溫差5K，則系統低溫級蒸發溫度為-80℃。
    在低溫系統停機時，由于R23處于超臨界狀態， .有壓力過高的危險。為保證系統的安全運行，在低溫級中，利用毛細管、卸荷閥連接--個膨脹容器，可避免超壓狀態。當啟動時低溫級壓縮機排氣壓力超過設定安全值，則自動打開卸荷閥，使一部分排氣流入膨脹容器，避免低溫級出現超壓危險，保證安全啟動。當低溫級正常運行后，膨脹容器內的R23制冷劑又通過毛細管壓差作用流回系統中，使循環順利進行。
    電磁閥有兩個功能: 1 )通過打開和關閉電磁閥，控制系統； 2)防止系統停止運行后，高壓的液體制
    冷劑進入蒸發器，否則當系統重新啟動時，將有大量制冷劑液體進入壓縮機，從而發生液擊事故。
    復疊式制冷機組低溫級蒸發溫度較低，較大的壓差使壓縮機排氣溫度過高，冷凝溫度過高，會使制冷量和COP降低，而且可能會對系統帶來安全隱患。因此為低溫級壓縮機的排氣增加了一-個預冷器，使排氣溫度快速降低后，再進入冷凝蒸發器器冷凝，保證系統安全，增強冷凝效果，提高制冷能力。