克服蒸发温度过低对循环的影响，可采用一次节流完全中间冷却的二级制冷循环。
图1-18为该循环的流程及其在压一焓图上的表示。由图可知。它与单级制冷循环的主要区别是:制冷剂蒸汽分别在高、低压气缸中进行两次压缩;增设了一只中间冷却器和膨胀阀；高、低压气缸中制冷剂的循环从不相同。制冷剂的循环过程如下所述。
高压级压缩机吸入来自中间冷却器状态3的干饱和蒸汽，经绝热压缩后为状态4的过热蒸汽，并进入冷凝器中冷凝成状态5的饱和液体。该液体分为两部分，其中少部分经膨胀阀2节流至状态6的低温湿饱和蒸汽(在中间压力Pm线上)，用来冷却大部分未经节流的饱和液体5，以及由低压级压编机排入中间冷却器的过热蒸汽2，它们的状态变化分别为5-7和2-3过程。过冷液体7经膨胀阀1，一次节流为蒸发压力Pe下的低压湿饱和蒸汽8，并进入蒸发器中吸热、汽化成状态1的干饱和蒸汽。这部分蒸汽再由低压级压缩机吸入和压缩后(状态2)，排入中间冷却器中，冷却为状态3的干饱和蒸汽。
在实际应用中，一次节流完全中间冷却的二级制冷循环通常以氨系统为主。
