1、單級壓縮制冷循環的局限性
單級活塞式制冷循環在應用中溫制冷劑時，根據冷凝溫度和所用制冷劑的不同，蒸發溫度只能達到-20~- 40℃的低溫。如果需要獲得更低的溫度，則冷凝溫度與蒸發溫度將相差很大，冷凝壓力與燕發壓力之比Pk/Po就會升高。這時，若仍然采用單級壓縮，將會產生下列一些問題。
①循環的壓力比增大，濟南壓縮機的輸氣系數減小，實際吸氣容積減少，制冷量降低，而壓縮機消耗功率增加，制冷系數降低。壓力比越大，其影響也就越大。②排氣溫度升高，潤滑油變稀甚至炭化，使壓縮機不能正常運行。③實際壓縮過程偏離等熵壓縮程度更大，降低制冷效率。
因此，對于單級壓縮制冷循環，其壓力比不宜過大，對于氮壓縮機，壓力比應≤8;氟里昂壓縮機，壓力比應≤10。為了達到更低的蒸發溫度，或者提高制冷系統的工作效率，就需要采用多級壓縮制冷循環或復疊式制冷循環。
2、采用多級壓縮制冷循環的必要性
為了獲得更低的蒸發溫度(-40~-70℃)，同時又能使壓縮機的工作壓力控制在一個合適的范圍內，就要采用多級壓縮循環。采用多級壓縮可以從根本上改善制冷循環的性能指標。多級壓縮斜冷循環的基本特點是分級壓縮并進行中間冷卻。采用多級壓縮后，每一級的壓力比減小，提高了壓縮機的輸氣系數和指示效率，同時由于排氣溫度降低，潤滑情況有了很大改善，保障了壓縮機的安全運行。
從理論上講，級數越多，節省的功也越多，制冷系數也就越大。如果是無窮級數，則整個壓縮過程越接近等溫壓縮。然而，實際上并不采用過多的級數，因為每增加一級都需要增添設備，提高成本，也提高了技術復雜性。另外，由于壓縮機不能保持很低的蒸發壓力，在應用中溫制冷劑時，三級壓縮循環的蒸發溫度范圍與兩級壓縮循環相差不大，所以制冷循環中采用三級壓縮循環很少，一般采用雙級壓縮循環。
