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本发明公开了一种优化的单循环混合冷剂制冷系统和制冷方法,制冷系统中,冷箱中的混合冷剂由出口输送至入口分离罐,入口分离罐与压缩机的一级入口相连通,压缩机的一级出口与级间冷却器相连通,级间冷却器与级间分离罐相连通;级间分离罐的液相出口与冷箱相连通,级间分离罐的气相出口与压缩机的二级入口相连通,压缩机的二级出口与末级冷却器相连通,末级冷却器与末级分离罐相连通;末级分离罐的液相出口与级间分离罐相连通,末级分离罐的气相出口与冷箱相连通。通过本发明的技术方案,减少了进入冷箱制冷剂的流股,降低了冷箱设计的复杂程度,降低了压缩机的能耗,减少了动设备的数量,降低了设备投资,提高了装置的安全操作性和稳定性。