高低溫試驗箱-40℃機型可以采用單級制冷循環，也可以采用復疊式制冷循環系統，尚測高低溫試驗箱-40℃及以下均采用雙機制冷，原因是單級制冷循環是靠調小壓縮機的膨脹閥開啟度，減小制冷劑流量限流來調低蒸發壓力，從而獲得更低的蒸發溫度的，這樣會影響壓縮機的壽命。同時，單機制冷還有以下方面的限制：
一、制冷劑熱物理特性的限制
現在高低溫試驗箱中單級制冷循環基本上采用的中溫制冷劑是R404A,在一個大氣壓下其蒸發溫度是-46.5℃（R22/-40.7℃），但空氣冷卻式冷凝器傳熱溫差通常取10℃左右（在強制送風散熱循環下，蒸發器和內箱的溫差），就是說箱內只能制取-36.5℃的低溫，當然，通過調低壓縮機的蒸發壓力，可以將R404A制冷劑的zui低蒸發溫度降低到-50℃；所以要獲取-50℃及以下的低溫時必須采用中溫制冷劑與低溫制冷劑復疊式的制冷循環，制取-50℃～-80℃的低溫，低溫制冷劑一般選用R23它在一個大氣壓下的蒸發溫度是-81.7℃。
二、單級壓縮蒸氣制冷循環壓比的限制
單級蒸氣壓縮式制冷機的zui低蒸發溫度，主要取決于它的冷凝壓力及壓縮比，制冷劑的冷凝壓力由制冷劑的類別和環境介質（如空氣或水）的溫度決定，在通常情況下，它處于0.7~1.8Mpa范圍內，壓縮比與冷凝壓力和蒸發壓力有關，當冷凝壓力一定時，隨著蒸發溫度的降低,蒸發壓力也相應下降，因而使壓縮比上升，它將引起壓縮機排氣溫度的升高,潤滑油變稀，使潤滑條件變壞，嚴重時甚至會出現結炭和拉缸現象。
三、壓縮機線圈散熱的限制
單級壓縮機工作時，在做-35℃左右，因為壓縮機的線圈是旋空在壓縮機中間的，這就產生一個問題，-35℃時，壓縮機的低壓是為負數值，也就是產生了一個真空度，這樣線圈的頂端熱量就沒有辦法散去，這樣就壓縮機表面是十分涼，可是實際上內部，它的溫度是很高的，（因為真空是的隔熱介質）!
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