1、單級壓縮制冷循環(huán)的局限性

單級活塞式制冷循環(huán)在應(yīng)用中溫制冷劑時，根據(jù)冷凝溫度和所用制冷劑的不同，蒸發(fā)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(fā)溫度將相差很大，冷凝壓力與燕發(fā)壓力之比Pk/Po就會升高。這時，若仍然采用單級壓縮，將會產(chǎn)生下列一些問題。

①循環(huán)的壓力比增大，濟南壓縮機的輸氣系數(shù)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(shù)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(huán)，其壓力比不宜過大，對于氮壓縮機，壓力比應(yīng)≤8;氟里昂壓縮機，壓力比應(yīng)≤10。為了達到更低的蒸發(fā)溫度，或者提高制冷系統(tǒng)的工作效率，就需要采用多級壓縮制冷循環(huán)或復(fù)疊式制冷循環(huán)。

2、采用多級壓縮制冷循環(huán)的必要性

為了獲得更低的蒸發(fā)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(nèi)，就要采用多級壓縮循環(huán)。采用多級壓縮可以從根本上改善制冷循環(huán)的性能指標。多級壓縮斜冷循環(huán)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(shù)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(shù)越多，節(jié)省的功也越多，制冷系數(shù)也就越大。如果是無窮級數(shù)，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(shù)，因為每增加一級都需要增添設(shè)備，提高成本，也提高了技術(shù)復(fù)雜性。另外，由于壓縮機不能保持很低的蒸發(fā)壓力，在應(yīng)用中溫制冷劑時，三級壓縮循環(huán)的蒸發(fā)溫度范圍與兩級壓縮循環(huán)相差不大，所以制冷循環(huán)中采用三級壓縮循環(huán)很少，一般采用雙級壓縮循環(huán)。