首先要說(shuō)的是冷庫(kù)結(jié)構(gòu)和優(yōu)化目的
第一：冷庫(kù)根據(jù)用途的不同分類
(1) 生產(chǎn)性冷庫(kù)
生產(chǎn)性冷庫(kù)是食品企業(yè)生產(chǎn)加工工藝組成的一部分。它的主要任務(wù)是對(duì)企業(yè)所加工的食品進(jìn)行冷卻和凍結(jié),并作短期的儲(chǔ)存。
(2) 分配性冷庫(kù)
這類冷庫(kù)建在大、中城市,水陸交通樞紐和人口較多的工礦區(qū),它的任務(wù)主要是接受儲(chǔ)藏已經(jīng)冷卻或凍結(jié)的食品,以保證市場(chǎng)的需要、出口計(jì)劃的完成和長(zhǎng)期儲(chǔ)備。
(3) 綜合性冷庫(kù)
這類冷庫(kù)設(shè)有較大的庫(kù)容量,應(yīng)有一定的冷卻和冷凍能力,它能起到生產(chǎn)性冷庫(kù)和分配性冷庫(kù)的雙重作用,是普遍應(yīng)用的一種冷庫(kù)類型。
第二：冷庫(kù)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同分類
(1) 土建式冷庫(kù)
冷庫(kù)的墻、柱、樓板等主體采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),冷庫(kù)墻內(nèi)側(cè)鑲貼隔熱層;當(dāng)隔熱層采用松散材料時(shí),墻體則采用內(nèi)夾隔熱層的雙層結(jié)構(gòu)。
(2) 裝配式冷庫(kù)
近年來(lái),為了滿足缺乏建筑材料的邊遠(yuǎn)地區(qū)和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展城市,對(duì)食品加工、冷藏、保鮮冷庫(kù)的迫切需求。室內(nèi)裝配式冷庫(kù)被廣泛使用在各行各業(yè)。它用以聚氨酯作為芯材的預(yù)制隔熱板,在現(xiàn)場(chǎng)組裝而成,聚氨酯的容重小于45 kg/ m3 ,導(dǎo)熱系數(shù)小于0. 02 kcal/ m·h·℃,厚度100～150 mm ,板寬1000～1200 mm ,板高6～8 m。墻、頂板均由鋼架支撐,采用內(nèi)框架和外包隔熱層的形式。小型裝配式冷庫(kù)設(shè)在室內(nèi),由預(yù)制隔熱板快速拼接、組合而成,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,如小型商場(chǎng)、酒店的食品儲(chǔ)藏庫(kù)。室外大型裝配式冷庫(kù),結(jié)構(gòu)相對(duì)要復(fù)雜一些,設(shè)有土建地基,冷庫(kù)地坪采用軟木或聚氨酯光板隔熱,下設(shè)防潮層、防凍通風(fēng)管或地壟墻架空層。房頂為防止日曬雨淋,設(shè)有波紋壓型薄鋼板制成的屋面。
冷庫(kù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的：裝配式冷庫(kù)的墻板、地板、頂板均由以聚氨酯材料為主的預(yù)制隔熱板制成,但是,由于不同位置、結(jié)構(gòu)和輔助材料的不同,使其單位面積的建設(shè)成本差別較大。一般來(lái)講由于冷庫(kù)地板采用了多種材料,其單位面積的建設(shè)成本要比冷庫(kù)的墻體要高得多。顯然,減少占地面積會(huì)使冷庫(kù)的建設(shè)投資較小,但是,占地面積的縮小,會(huì)使冷庫(kù)的高度增加,從而使由冷庫(kù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱而引起的耗冷量增大,用戶的運(yùn)行使用費(fèi)用提高,冷庫(kù)的鋼架立柱等方面的投資也會(huì)加大。因此,必須采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的計(jì)算方法,才能得到最佳的冷庫(kù)結(jié)構(gòu),即使用戶建設(shè)冷庫(kù)的投資最少,又使用戶的運(yùn)行費(fèi)用最省,這就是本文要討論的主要問題。以下以室外聚氨酯預(yù)制隔熱板裝配式冷庫(kù)為研究對(duì)象進(jìn)行詳細(xì)討論。
冷庫(kù)優(yōu)化設(shè)計(jì)及其常用方法
優(yōu)化設(shè)計(jì)是以數(shù)學(xué)規(guī)劃理論為基礎(chǔ),以數(shù)字計(jì)算機(jī)為輔助工具的一種設(shè)計(jì)方法。
優(yōu)化設(shè)計(jì)大體上有兩種方法:第一是 直接法:不用計(jì)算目標(biāo)函數(shù)的導(dǎo)數(shù)值,而是通過(guò)直接計(jì)算函數(shù)值,并以之作為迭代、收斂根據(jù),最終求出最優(yōu)值的方法。有模式搜索法、轉(zhuǎn)軸法、單純形法、Powell 直接法等 ,這類算法比較簡(jiǎn)單、編程容易;但其主要問題是:收斂的速度比較慢,特別是當(dāng)自變量個(gè)數(shù)較多或目標(biāo)函數(shù)形態(tài)較好時(shí),其效率比較低。第二求導(dǎo)法:以多變量函數(shù)極值理論為根據(jù),利用函數(shù)性態(tài)并以之作為迭代、收斂根據(jù)的方法。包括最速下降法、Newton 法、共軛梯度法、DFP 法等。這類方法的收斂速度至少是線性收斂,工作效率較好,極值的計(jì)算精度也比較高。其中DFP 法由Davidon 首創(chuàng),后經(jīng)Fletcher Powell 修訂而成,在求解多元函數(shù)無(wú)約束極小化問題時(shí),收斂快、計(jì)算穩(wěn)定性高,是目前被普遍采用的最有效的優(yōu)化算法之一 。
求道算法：DFP 法基本思想
有多元函數(shù)可表示為f ( x ) x = ( x1 , x2 , x3 , ..x n) T x ∈Rn
上式亦即n 維無(wú)約束設(shè)計(jì)問題的一般表達(dá)式, f ( x) 為目標(biāo)函數(shù), x1 , x2 , x3 , ..x n 為諸設(shè)計(jì)變量。
則:構(gòu)造如下迭代公式：[ X K+1 ] = [ X K ] - λK ·[ HK ] ·[ ?I>f ( X K) ] 式中:
[ X K, K + 1 ] :變量矩陣
[ HK ] :n ×n 階矩陣。[ H0 ] = I , I 為幺陣
λK :迭代步長(zhǎng)
[ ?I>f ( X K) ] :為目標(biāo)函數(shù)f ( x ) 在[ X K ]處的n
階偏導(dǎo)矩陣
[ ?I>f ( X K) ] =9f (xk)9x19f ( x k)9x2 ′ ′9f ( x k)9x n
[ HK ]矩陣依迭代過(guò)程產(chǎn)生的修正矩陣[ CK ]逐次修正, 由以下矩陣方程式組獲得新矩陣
[ HK + 1 ] ,逐步搜索優(yōu)化點(diǎn)[ X3] 。
[ HK+1 ] = [ HK ] + [ CK ]
[ CK ] =[ΔX K ] ·[ΔX K ] T[ΔX K ] T ·[ Q K ]-( [ HK ] ·[ Q K ]) ·( [ HK ] ·[ Q K ] T)[ Q K ] T ·[ HK ] ·[ Q K ][ΔX ] = [ X K+1 ] - [ X K ][ Q K ] = [ ?I>f ( x k +1) ] - [ ?I>f ( x k) ]
DFP 法計(jì)算程序具體工作流程參見文獻(xiàn)[ 1 ] ;迭代步長(zhǎng)λK 在運(yùn)算中可采用:最小函數(shù)數(shù)值步長(zhǎng)確定法求解 。
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