随着国民经济的高速发展，工农业生产及国防科研都要求有更低温度的制冷装置。然而应用中温制冷工质的两级压缩制冷装置所能达到最低的蒸发温度也是有一定限度的。这是因为首先要受到制冷工质凝固点的限制，例如氨为-77.7℃、R—12为-155℃、R-22为—160℃。其次因为蒸发温度降低时，蒸发压力相应降低，而当蒸发压力过低(出现真空状态)时，将不可避免会有空气渗入制冷系统。再者由于压力比增大后，λ将减小，导致排气温度过高，功率也急剧增加。另外，因工质的蒸汽比容过大，又需加大压缩机的尺寸，并使运行经济性降低。实际上，活塞式压缩机由于阀门的特性，当吸气压力降到0.1——0.15绝对大气压时，它的吸气阀门就不能顶开，难以正常工作。蒸发压力相当于上述压力(表压力等于646—684mmHg)时，与它对应的蒸发温度为：NH3_-65℃、R-12——-67℃、R-22——-75℃，在这种工作条件下，  即使增加压缩级数也不会使情况得到改善。如果改用低温制冷工质，在较低蒸发温度下，可得到较高的蒸发压力，情况有所好转。例如，to=-100℃时，R-13的Po＝0．339绝对大气压。但同时它的冷凝压力却大大提高，例如当Tk＝30℃时，对于R-13已经达到超临界

状态(tkP＝28．8。C)。要实现超临界循环时节流损失大大增加，经济性更差。因此，应用单一的低温制冷工质的多级压缩循环仍然不行。