一般單級蒸氣壓縮式制冷循環常用中溫制冷劑，其蒸發溫度一般只能達到-20~-40℃。由于冷凝溫度及其對應的冷凝壓力受到環境條件的限制，所以當冷凝壓力一定時，要想獲得較低的蒸發溫度，壓縮比pk/po必然壓很大。而壓縮比過大，會導致制冷壓縮機的容積效率減小，使制冷量降低，排氣溫度過高，潤滑油變稀，危害制冷壓縮機的正常工作。通常單級制冷壓縮機壓縮比的合理范圍大致為:氨pk/po≤8，氟利昂內pk/po≤10。當壓縮比超過上述范圍就時，就應采用雙級壓縮式制冷循環。
雙級壓縮式制冷循環的主要特點是將來自蒸發器的低壓蒸氣先用低壓級制冷縮機壓縮至適當的中間壓力，然后經中間冷卻器冷卻后再進入高壓級制冷壓縮機再次壓縮至冷凝壓力。這樣既可以獲得較低的蒸發溫度，又可使制冷壓縮機的壓縮比控制在合理范圍內，保證制冷壓縮機安全可靠地運行。
雙級壓縮根據中間冷卻器的工作原理不同，分為完全中間冷卻的雙級壓縮和不完全中間冷卻的雙級壓縮。工程中氨系統主要采用一次節流、完全中間冷卻的雙級壓縮制冷環;氟利昂系統則采用一次節流、不完全中間冷卻的雙級壓縮制冷循環。
制冷循環的工作原理：
一次節流、完全中間冷卻的雙級壓縮制冷循環的工作原理。
該制冷循環的工作原理為，從蒸發器出來的低壓蒸氣被低壓級制冷壓縮機吸入后壓縮至中間壓力，被壓縮后的過熱蒸氣進入中間冷卻器，被來自膨脹閥的液態制冷劑冷卻至飽和狀態，再經高壓制冷壓縮機繼續壓縮至冷凝壓力，然后進入冷凝器中冷凝成高壓液體。由冷凝器流出的液體分成兩路，一路經膨脹閥節流至中間壓力進入中間冷卻器，利用它的氣化來冷卻低壓制冷壓縮機排出的中間壓力的蒸氣和盤管中的高壓液體，氣化的蒸氣連同節流后的閥發氣體及冷卻后的中壓蒸氣一起進入高壓制冷壓縮機；另一路在中間冷卻器盤管內被過冷后進入膨脹閥，節流后進人蒸發器中蒸發吸熱，吸收被冷卻物體的熱量，以達到制冷的目的。
