在常规复叠式制冷循环的基础上，当高温循环部分除具有一个正常的蒸发冷凝器作为低温循环部分的冷凝器外还具有自己独立的蒸发器时，循环就成为一个双温制冷系统，可以同时向用户提供高温制冷和低温制冷功能。 本文首先阐述双温循环和复叠式制冷循环的理论基础和应用情况，并且详细列举了国内外对复叠式制冷循环研究的最新成果，创造性的提出了双温复叠式制冷循环。 其次，依据双温复叠式制冷循环原理和对其理论循环的热力学分析，建立双温复叠式制冷循环的热力学模型。能分析部分借由Refprop7.0软件计算得出冷凝温度、低温部分蒸发温度、蒸发冷凝器传热温差、工质流量比、过热度和过冷度等因素对双温复叠式制冷循环的压缩机排气温度、压力比和COP等性能的影响，然后还通过对R22/R503和R404A/R508B两组工质对的比较，说明不同制冷剂对双温复叠式制冷循环的影响，指出研发高性能和满足环保要求的新型制冷剂的迫切性。 第三，运用(火用)分析的方法建立双温复叠式制冷循环的(火用)平衡方程，借助压缩机选型软件和Refprop7.0及理想气体状态方程和绝热过程方程式得到双温复叠式制冷循环在给定条件下各状态点的焓值和熵值，结合循环中各设备的(火用)损失数学模型求得给定条件下各个环节的(火用)损失及循环的(火用)效率，通过分析找到(火用)损失较大的薄弱环节，提出具体的降低(火用)损失、提高(火用)效率的方法和途径，增大了(火用)的利用程度。 本文对双温复叠式制冷循环所进行的循环分析和(火用)分析可对今后类似用途的制冷装置的推广和应用提供提供一定的理论依据和参考。