双级压缩（或两级压缩）制冷机是在单级制冷机的基础上发展起来的，它的压缩过程分为两个阶段进行，从蒸发器出来的制冷剂蒸汽先进入低压缸（或低压级压缩机），压缩到中间压力，经中间冷却以后再进入高压缸（或高压级压缩机）被压缩到冷凝压力，排入冷凝器中。双级压缩制冷机的中间冷却可以有不同的方式，而且与制冷剂的种类有关，如在氨双级制冷机中，一般都用冷凝压力下的液态制冷剂节流到中间冷却器，这部分中压液态制冷机去冷却低压缸排出的过热蒸汽，并冷却到与中间压力相对应的饱和温度，这种中间冷却方式称为中间完全冷却。在氟利昂(如R12或R22)双级制冷机中，中间冷却方式一般都采用中间不完
全冷却，它与中间完全冷却的主要区别是低压缸的排气不在中间冷却器中冷却，而是与中间冷却器中产生的饱和蒸汽在管路中混合以后进入高压缸，因此高压缸吸入的是中间压力下的过热蒸汽，因为氟和昂制冷剂的绝热指数比氨小，故对排气温度的影响不大。
制冷机要在较低的蒸发温度下工作，这时压缩机的压缩比Pk/PO就会显著地增大，如果采用单级制冷机将会引起许多困难，甚至不能工作。这是因为:

1．压缩比的增大，使压缩机的输气系数A值降低（见题4-9），压缩机的输气量碳少，使制冷量下降。
2．压缩比的增大，使压缩机的排气温度升高、气缸壁温度上升，影响润滑条件，甚至会出现润滑油的碳化、造成拉缸等不正常现象。例如。当冷凝温度为40℃，蒸发温度为-30℃时，单级氨压缩机的排气温度可达160℃以上，显然，这样高的排气温度将会给实际运转带来不安全。
3．压缩比增大，液态髑冷剂节漉引起的损失增大，即节流后产生的蒸汽（或称闪发汽体）增多，使单位制冷垂溶少，循环的制冷系数降低。
因此，一般推荐当氨和R22制冷压缩机的压缩比超过8，R12制冷压缩机压缩比超过10时，应采用双级压缩制冷机