兩級壓縮制冷機組按節流方式可分為一級節流循環和二級節流循環，按中間冷卻方式可分為中間完全冷卻循環和中間不完全冷卻循環，按所采用的壓縮機臺數可分為單機兩級壓縮和雙機兩級壓縮循環。實際工程中通常應用一級節流中間完全冷卻壓縮循環和一級節流中間不完全冷卻壓縮循環。
選用不同的制冷劑的兩級壓縮制冷低溫機組所獲取的最低溫度和制冷量不同，通常R22和R717從低蒸發溫度為-60℃,而采用 R404A或R507則最低蒸發溫度可達-70℃。
圖9-50和9-51所示為一級節流、中間完全冷卻和中間不完全冷卻的單機兩級壓縮循環低溫機組的流程和壓焓圖。高壓級和低壓級壓縮過程在同一半封閉壓縮機中完成，高壓級和低壓級的排氣量比例固定。圖9-50所示單機兩級壓縮制冷循環比單級制冷循環僅多一只中間冷卻器、一只熱力膨脹閥。
圖9-52是兩級節流、具有中溫蒸發器的中間完全冷卻兩級壓縮制冷循環的流程圖，制冷劑通常采用R404A或R717等。
