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摘要：针对溴化锂吸收式制冷机的优化设计，提出了单目标函数优化设计的数学模型是多变量、多约束的。对采用蒸汽型溴化锂吸收式制冷机的复杂方法的优化设计的数学模型，和VisualC++优化设计软件的应用开发。基于实际优化设计的工程实例，优化设计软件。结果表明，经过优化设计，在保证较高的换热性能系数的前提下，溴化锂吸收式制冷机的制冷量、总传热面积大大减少，提高了冰箱的综合性能，可以提高设计效率，缩短产品开发周期。
关键词：溴化锂吸收式制冷机；优化设计；数学模型；复合形法
1前言
优化设计是近年来发展起来的一门新的学科。自从上世纪60年代开始，优化设计和计算，在设计领域技术开始关注。优化设计提供了一个重要的工程设计科学的设计方法，使得在解决复杂设计问题，从众多的设计方案中找到可能的改进和优化设计，而这种设计方法的使用可以大大提高设计效率和设计质量。在溴化锂吸收式制冷机的设计中，传统的方法是采用大量的查表法、作图法、经验公式和计算法，设计计算和设计工作量。选择过程涉及温度、燃气范围、设计者选择的每个参数和客观条件等参数，每一个参数的变化都会重复这些复杂的设计和计算，给设计者带来极大的不便。并对装置的性能直接取决于各参数之间的合理匹配。
本文将介绍溴化锂吸收式制冷机的优化设计思想，保证冷却能力的前提下，通过对溴化锂吸收式制冷机的主要操作参数和制造成本相关的经济因素分析。合理的运行参数作为约束条件，机组的优化数学模型，并采用合理的数学方法来解决，为了提高溴化锂吸收式制冷机的综合性能，并有助于提高质量和强大的数据处理能力，设计计算的效率。
2溴化锂吸收式制冷机的优化设计数学模型
在溴化锂吸收式制冷机的设计过程中，往往需要根据产品的设计要求，合理地确定各种参数，才能达到优化设计的目的。也就是说，工程设计总是要求在一定的材料和技术条件下，制定技术经济指标是最好的设计。
通过设计变量的优化设计的数学模型，目标函数和约束条件。制冷机优化设计的数学模型，提出了一个单一的溴化锂多设计变量和约束条件的吸收目标函数，该模型考虑了技术性能和经济性能的溴化锂吸收式制冷机。
1.1目标函数
F的目标函数是溴化锂吸收式制冷机的优化设计，它的定义如下：
F=EF/COP
上面的式子中：EF是各换热器换热面积和制冷机组的经济指标，平方米；性能系数（COP是制冷机组的技术指标），COP=Q0/Qg，Q0是KW制冷量、Qg是发生器的热负荷，较小的kW、EF平均的材料单位消耗不变的情况下冷却容量较小，单位成本低，经济效益好。而COP越大，意味着同一机组的制冷量越少，机组的能耗越低。目标函数的建立简单的传热面积的追求会降低性能系数的原因，而单纯追求性能系数和传热面积大的增加，因此需要考虑的两个因素，F值最小，即最佳的性能系数，热传热面积和低价值的条件。
在溴化锂吸收式制冷机的设计计算，介绍了以下假设：
（1）各部件（发电机、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液换热器）均满足热力学平衡条件；
（2）冷凝压力为发生器压力相同；
（3）冷却的冷凝器出水口处于饱和状态；
（4）蒸发器的制冷剂蒸汽出口处于饱和状态；
（5）忽略热损失在系统和循环泵的功率消耗。
3复合形法简介
复杂的N维空间的设计是可行的，用K（N+1[K[2n）组成的一个顶点的多面体。复合形法的基本思想是从单纯形法到无约束优化算法，本质上是一种改进单纯形法。迭代过程是可行域中的设计变量选择k个顶点为起始物的顶点，目标函数来比较这些顶点的值对应的目标函数值最大，删除相应的最低点，但最坏的反射点（在点点中心差复杂的外部映射的映射点）构成的复杂的新。重复上述过程，使复杂方法的位置越来越接近，当目标函数为最小点的最后一个复杂点作为近似最优点时，迭代收敛精度达到。
在迭代过程中复杂的方法不需要目标函数的一阶和二阶导数，也不是一维搜索的目标函数和约束的状态的步骤没有特殊要求，应用范围广，程序比较简单，容易掌握。因此，它是工程设计中常用的求解方法之一，约束优化问题更为有效。但随着设计变量和约束条件的维度数目的增加，收敛速度明显减慢。
4实例计算及优化分析
利用优化设计软件，一个公司的制冷量为166、320KW，溴化锂制冷机组500、820和1100KW的优化设计条件：冷却水入口温度12e；冷冻水出口温度7e；冷却水进口温度32e；加热蒸汽进口温度120e；蒸发压力压差吸收为72Pa；单效机组吸收器和冷凝器热负荷为1.3：1；出口温度的浓溶液和加热蒸汽19e；溶液热交换器温度和吸收器出口稀溶液出口浓缩液为19e；中心距和管1.35：1、发电机、冷凝器、蒸发器、吸收管长度为6米；溶液换热器长度为5米；传热管内径为20毫米；传热管直径为25毫米；管数为2；。35米/秒的蒸汽流量；污染管内、外0.000043平方米的e/W#（发电机），0.00017米2的e/W（#冷凝器、蒸发器、吸收器）和0.000086平方米（W/e#溶液热交换器）；不锈钢管壁材料的热导率为16W/（m#e）；铜管导热材料墙体为383.8W/（me#）；喷淋密度吸收液为250公斤/米；溶液热交换器管稀溶液的流速为0.8米/秒；溶液热交换器管浓缩液的流速为0.5米/秒。
从优化结果来看，优化前的性能系数虽然很高，但总传热面积较大，生产成本增加。虽然优化的性能系数比优化前的6%~降低9%，但总传热面积由22%~降低25%，大大降低了生产成本，提高溴化锂制冷机的综合性能，达到了优化的目的，证明了优化软件的可行性和有效性。
5溴化锂吸收式制冷机系统模块的软件及主要功能
一般认为，由以下溴化锂吸收式制冷机的软件系统的7大模块：用户模块、设计模块，通过转换模块的热参数、基本参数计算模块、计算模块、热力系统优化模块和输出模块的热力系统。
4.1用户模块
描述的类型，和用户要求的基本要求。这个模块的选择标准是由用户提供。
4.2设计选择模块
输入当前数据、项目选择、选择范围、选择顺序和合理验证，为下一步的设计和优化提供条件和优化范围。
4.3基础热物性参数转换模块
吸收式溴化锂机设计、热工参数和计算工作量，所以水和水蒸汽热力性质、热性质、溴化锂水-溴化锂水溶液热分别为数学模型，计算和转换程序的相应参数，形成的模块。值得说明的是，该模块不仅适用于溴化锂吸收式制冷系统的设计，也适用于其它水、水蒸气、溴化锂和水-溴化锂水溶液作为工质的热力学计算。
4.4热力系统参数优化模块
该模块可以优化以上初步设计进行系统的优化。优选的数学模型是可选的。溴化锂吸收式制冷系统（其制冷量Qo，其年度总成本的主要分为两个部分：系统的折旧费用的1，年运行费用系统的SP，即S=1+SP。目标函数S（总成本）是一个复杂的功能，包括系统工作周期节点参数计算方程、热平衡方程、热传导方程和质量平衡方程，其中有许多隐函数方程的性质。
6结论
在溴化锂吸收式制冷机的优化设计方法，结果表明，优化方法可以保证较高的性能系数，得到最优的换热面积，提高制冷机组的综合性能，特别是大容量机组制冷效果更明显。同时，使用该软件可以大大减少设计人员的工作量，提高设计精度，缩短产品开发周期。
参考文献：
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