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制冷裝置優(yōu)化：優(yōu)化必要條件
隨著現(xiàn)代科技和生產的發(fā)展，人們在設計一個工程系統(tǒng)時，總是希望得到一個最優(yōu)的方案。所謂最優(yōu)，往往表現(xiàn)為投資最少、利潤最大、時間最省、產量最高、運行費最省等等。
從數(shù)學的角度看，最優(yōu)化問題實質就是求最大最小的問題。第二次世界大戰(zhàn)中，由于軍事上的篙要，最優(yōu)化的理論和方法才開始得到發(fā)展。60年代以來，最優(yōu)化技術發(fā)展迅速，已成為一門新興的學科，并且得到了廣泛應用。應用最優(yōu)化方法，可以在不增加投資或增加少量投資的情況下，獲得很大的經濟效益。
最優(yōu)化技術與工程應用密切相關，大量的工程設計往往要求對各種可能的方案進行選擇，或者對現(xiàn)有系統(tǒng)進行改造。這通常都要在各種人力、物力和技術條件的約束下，找到一種最佳的設計。最優(yōu)化方法找到最佳方案而不用列舉和計算所有可能的選擇，在．于它應用了一定的數(shù)學方法。所謂的最佳往往表現(xiàn)為一個目標函數(shù)在滿足一定約束條件下的極大或極小。
從工程實際出發(fā)，最優(yōu)化并不僅僅是數(shù)學方法，它是為達到合理的技術設計而進行的數(shù)學和技術上的綜合處理工作。在工程實際中主要有兩種情況：使預定的代價（能源、材料或總投資等）得到最大的技術效果；用最小的代價得到預期的技術效果。
從優(yōu)化的對象而言，制冷裝置有兩類優(yōu)化問題：
1)各個部件或整個系統(tǒng)的優(yōu)化問題，即用優(yōu)化準則來優(yōu)化各個部件或整個制冷系統(tǒng)。
2)運行參數(shù)的優(yōu)化，即通過優(yōu)化制冷裝置的參數(shù)來節(jié)能。這可用于新設計的裝置，也可用于已經運行的裝置，其實質是根據(jù)實際條件來優(yōu)化熱力學過程。
因此，制冷裝置設計的優(yōu)化問題，就是確定一組設備結構和運行參數(shù)的最優(yōu)值。顯然，這與設計制造制冷機和設備的工程理論和實踐是密切相關的。
優(yōu)化可以是部分的，也可是綜合的。部分優(yōu)化與制冷機部件有關。嗣冷裝置的綜合優(yōu)化包括各部件，如熱交換器和機器。綜合優(yōu)化不僅要考慮各個部件的部分優(yōu)化參數(shù)，還要考慮這些部件組合到翻冷循環(huán)及系統(tǒng)中的參數(shù)。
部分優(yōu)化與綜合優(yōu)化的主要區(qū)別是，對給定髑冷量和蒸發(fā)溫度的制冷裝置來說，其它的過程或設計參數(shù)保持不變，而其中一個過程參數(shù)被優(yōu)化。所以在裝置中決定所選用部件的全套參數(shù)時，部分優(yōu)化只處理一個或少量幾個的獨立參數(shù)。這種在計算機普及前就發(fā)展了的優(yōu)化方法，適合于手工計算，而綜合優(yōu)化則需用計算機才能實現(xiàn)。
顯然，對于鈳冷裝置的節(jié)能，最優(yōu)化技術是十分重要而有力的工具。尤其對于制冷裝置（系統(tǒng)）設計的節(jié)能，更為重要。但由于種種原因，最優(yōu)化技術在制冷工程中的應用才開始起步。
為了把最優(yōu)化方法用于具體工程問題，必須定義被優(yōu)化系統(tǒng)的性能指標和約束條件，必須選擇代表優(yōu)化因素的獨立變量，寫出表示各變量之間關系的數(shù)學模型。這就是工程最優(yōu)化的建模過程，也是最優(yōu)化技術的關鍵。
對于一個需要最優(yōu)化的問題，首先要選擇一個性能指標。例如，設計一個換熱器，可供選擇的材料材質及規(guī)格很多，制造工藝也各不相同，選什么方案為最佳？這就首先要確定性能指標。指標可以是耗用的材料最少，或是體積尺寸最小，也可以是制造的成本最低。更常見的則往往是要求某個綜合指標的最佳。
在許多實際工程問題中，一般選擇一個經濟指標，這個指標可以是總資本耗費最少，年運行費最少等等。但無論選擇了什么樣的性能指標，最優(yōu)化總是指選擇的系統(tǒng)有最小或最大的性能指標值。
一般情況下，在指標確定之后，相應的優(yōu)化問題就有了確定的結果。指標不同，結果就不同。因而所锝的優(yōu)化結論是否符合實際，是否可以采用，首先就決定于指標選得是否合適。例如在設計換熱器時，如果把運行費最少作為指標，而不考慮投資，那么優(yōu)化的結果將是換熱面積無窮大，顯然這是不合理的結果。為了選好指標，需要認真研究分析被優(yōu)化對象的特征與條件，往往還需要從事被優(yōu)化對象操作使用或研究工作人員的合作。