立式高低温试验箱加热系统一般采用镍铬合金电加热丝直接加热，设备工作时，循环风扇使箱内空气产生对流，带走加热丝产生的热量，从而达到对箱内空气加热的效果；控制系统通过微电脑调节，控制加热丝的导通时间，加热热量与损耗热量达到动态平衡，实现控温的目的。
立式高低温试验箱的制冷循环均采用逆卡若循环，该循环由两个等温过程和两个绝热过程组成，其过程如下：制冷剂经压缩机绝热压缩到较高的压力，消耗了功使排气温度升高，之后制冷剂经冷凝器等温地和四周介质进行热交换将热量传给四周介质。
后制冷剂经截流阀绝热膨胀做功，这时制冷剂温度降低。制冷剂通过蒸发器等温地从温度较高的物体吸热，使被冷却物体温度降低。此循环周而复始从而达到降温之目的。
高低温试验箱根据试验方法与行业标准可分为交变试验、恒温试验，两种试验方法都是在高低温试验箱的基础上进行升级拓展，
交变试验箱是指可以一次性将需要做的高温、低温以及所需做的温度的时间设定在仪表参数内，试验箱会按照设定走程序，高低温试验箱就是在做一个固定的温度，使试验效果更接近自然气候，模拟出更恶劣的自然气候，从而使被测样品的可靠性更高。
高低温试验箱正常的工作情况下，压缩机吸回的是制冷剂蒸气而不是液体，如果制冷系统中制冷剂过多和冷冻油充入量过多或膨胀阀调节流量过大，使制冷剂在蒸发器中没有蒸发完，致使制冷剂以湿蒸气或液态被压缩机吸回，充注会造成结冰。
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