1、单级压缩制冷循环的局限性
单级活塞式制冷循环在应用中温制冷剂时，根据冷凝温度和所用制冷剂的不同，蒸发温度只能达到-20~- 40℃的低温。如果需要获得更低的温度，则冷凝温度与蒸发温度将相差很大，冷凝压力与燕发压力之比Pk/Po就会升高。这时，若仍然采用单级压缩，将会产生下列一些问题。
①循环的压力比增大，济南压缩机的输气系数减小，实际吸气容积减少，制冷量降低，而压缩机消耗功率增加，制冷系数降低。压力比越大，其影响也就越大。②排气温度升高，润滑油变稀甚至炭化，使压缩机不能正常运行。③实际压缩过程偏离等熵压缩程度更大，降低制冷效率。
因此，对于单级压缩制冷循环，其压力比不宜过大，对于氮压缩机，压力比应≤8;氟里昂压缩机，压力比应≤10。为了达到更低的蒸发温度，或者提高制冷系统的工作效率，就需要采用多级压缩制冷循环或复叠式制冷循环。
2、采用多级压缩制冷循环的必要性
为了获得更低的蒸发温度(-40~-70℃)，同时又能使压缩机的工作压力控制在一个合适的范围内，就要采用多级压缩循环。采用多级压缩可以从根本上改善制冷循环的性能指标。多级压缩斜冷循环的基本特点是分级压缩并进行中间冷却。采用多级压缩后，每一级的压力比减小，提高了压缩机的输气系数和指示效率，同时由于排气温度降低，润滑情况有了很大改善，保障了压缩机的安全运行。
从理论上讲，级数越多，节省的功也越多，制冷系数也就越大。如果是无穷级数，则整个压缩过程越接近等温压缩。然而，实际上并不采用过多的级数，因为每增加一级都需要增添设备，提高成本，也提高了技术复杂性。另外，由于压缩机不能保持很低的蒸发压力，在应用中温制冷剂时，三级压缩循环的蒸发温度范围与两级压缩循环相差不大，所以制冷循环中采用三级压缩循环很少，一般采用双级压缩循环。
