两台以氟利昂为工质的制冷压缩机进行双级压缩循环，该系统由低压级压缩机(缸)、油分离器、高压级压缩机(缸)、冷凝器、干澡过滤器、电磁阀、膨胀阀、中间冷却器、回热器、风机、蒸发器等主要设备构成。若采用R22制冷剂，如图3-55所示的就是由两台制冷压缩机进行双级压缩制冷的低温箱的设备流程图，而如图3-56所示的是由一台制冷压缩机进行双级压缩制冷的低温箱。制冷的工作温度范围大致在-55~-40℃。它们的区别在于，前者是两台压缩机组合为双级压缩，而后者是由一台双级机完成双级压缩。一台单机双级压缩机往往采用一个缸(或两个缸)做高压缸。三个缸(或六个缸)做低压缸。图3-56中，涂黑色的3只缸为低压缸，由A管吸进蒸发器13的蒸气，压缩后经油分离器4(将油分离回曲轴箱)通过B管在C处与中间冷却水器D管过来的干饱和蒸气混合后进入高压缸2，再压缩后经油分离器3(再次将油分离后回曲轴箱)进入冷凝器5，然后分两路供液，一路去中间冷却器9，另一路在中间冷却器的盘管内过冷后去蒸发器13。
实际的设备还需要增加一些辅助设备，如干燥过滤器、电磁阀、油分离器等。干燥过滤器能去掉来自冷凝器的液体制冷剂中的水分和杂质，防止膨胀阀前形成冰堵和脏堵。电磁阀起自动切断供液作用，防止停机后过多的制冷剂进入蒸发器，避免下次开机出现湿冲程或液击,回热器使供液与回气进行热交换，过冷液态制冷剂，提高单位制冷量，同时提高回气的过热度，防止压缩机的湿冲程和液击。油分离器将压缩机排气中带出来的冷冻机油分离出来，并返回曲轴箱，防止油进入热交换器而影响传热效率，同时保证了压缩机润滑的用油。
该双级压缩制冷系统采用一次节流不完全中间冷却方式运行。
