压缩机驱动吸附制冷系统的多目标动态优化

　　由于环保需要，研发可高效利用天然制冷剂的新型制冷系统已成研究热点。压缩机驱动吸附制冷（CDAC）系统具有结构简单紧凑及利用天然制冷剂等优点，被认为是*有潜力的替代产品之一W.CDAC系统主要评价指标为制冷性能系数COP和单位质量吸附剂制冷功率等参数M.但随着压缩机体积流率或循环时间变化时，COP和SCP多呈现制约竞争关系。现有的CDAC系统研究成果多集中于吸附工质对的研发、吸附床的设计及系统动态特性研究等方面，对该类系统压缩机转速及循环时间的动态优化研究尚未展开。

　　基于*优化原理发展出的迭代动态规划方法（IDP）是一种可以寻找到全局*优解的少数方法之，并且对控制变董的初值选取及约束函数连续性依赖性较小。虽然IDP计算效率偏低，但易于实现并行计算1气本文将IDP应用于研究CDAC系统中压缩机变频及循环时间*优控制问题。

　　1压缩吸附制冷系统及其动态模型bookmark1 1.1压缩机驱动的吸附制冷系统CDAC系统由四通阀、两个吸附床及连接它们的压缩机组成。如所示，床A内吸附剂经压缩基金项目：国家自然科学基金（No.51106091）；山东大学自主创新基金（NO.2012ZD018）），男，博士生，主要从事吸附制冷及优化控制方面的研究。通信作者：赖艳华，教授，laiyhsdu.edu」

　　机抽吸作用解吸并吸热制冷，制冷剂经压缩机升压学模型被床B内吸附剂吸附，向环境放出热量。吸附/解吸完成后，四通阀变向实现床A与B角色改变，进行下半个制冷周期。

　　本文中吸附床为套管式结构。其中内管为外翅片管，翅片中填充吸附剂，管内为传热流体通道，吸附剂与外管之间留有制冷剂传输通道。吸附工质对为导热良好的可膨胀石墨/氯化钡-氨，氯化钡质量分数为58.7%，标准反应焓变为37k/molNH3，其中，态吸附量。

　　吸附剂平衡态吸附量Xeq通过P-r-X方程获得态制冷剂摩尔量；i为气体常数。根据质量和能量守恒定律，可获得吸附床内气体的质量和温度方程。

　　吸附过程：附剂比定压热容；fceff为吸附剂与传热流体的有效换热系数，当整个循环时间内，体积流率始终保持*大值时，获得SCPmax和但是COPmax获得时，体积流率在循环初期极短时间保持*大值，随后时间保持在*小值。表明，优化后解吸床内吸附剂预冷过程明显快于体积流率始终*小值的预冷过程，这是*优体积流率初期较高的主要原因。

　　若循环时间作为控制变量时，则系统运行的末段时间未定，假设连续系统被离散为M段，并引入新的变董⑷和T，使得'（，⑷=ffc >0.目标函数：由于优化目标为多目标，这里结合*大*小法和加权法的思想，将多目标问题转化为单目标问题。

　　则：统达到*大COP时的值。

　　由于求解过程计算童较大，本文采用并行算法。

　　为防止目标函数收敛于局部*优值，采用多次循环求解方法。参数设定为：过程分段数A/ =20；每个控制变M离散点数为11；收缩因子为0.8；扩展因子为。95；每次循环的迭代次数为15；循环次数给出了权重系数o=0.5时，寻优过程中前保持平稳的收敛趋势，这表明IDP是一种易于获得全局*优解的优秀算法。

　　在多数情况下，CDAC系统要求COP和SCP性能均衡地运行。是COP和权重均为0.5B寸体积流量*优化曲线。为了实现对解吸床内吸附剂的快速预冷，在循环初期以*高的体积流率运行；在循环大部分时期，体积流率则维持一个相对较低的体积流率运行，受优化目标scp的限制，体积流率随着时间的行进略有上扬；在循环的末期，由于压比过高，受优化目标cop的约束，体积流率达迭代次数迭代值与*优值距离随迭代次数的变化