隨著現代科技和生產的發展，人們在設計一個工程系統時，總是希望得到一個最優的方案。所謂最優，往往表現為投資最少、利潤最大、時間最省、產量最高、運行費最省等等。

從數學的角度看，最優化問題實質就是求最大最小的問題。第二次世界大戰中，由于軍事上的篙要，最優化的理論和方法才開始得到發展。60年代以來，最優化技術發展迅速，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，或者對現有系統進行改造。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學方法。所謂的最佳往往表現為一個目標函數在滿足一定約束條件下的極大或極小。

從工程實際出發，最優化并不僅僅是數學方法，它是為達到合理的技術設計而進行的數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。

從優化的對象而言，制冷裝置有兩類優化問題：

1)各個部件或整個系統的優化問題，即用優化準則來優化各個部件或整個制冷系統。

2)運行參數的優化，即通過優化制冷裝置的參數來節能。這可用于新設計的裝置，也可用于已經運行的裝置，其實質是根據實際條件來優化熱力學過程。

因此，制冷裝置設計的優化問題，就是確定一組設備結構和運行參數的最優值。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。

優化可以是部分的，也可是綜合的。部分優化與制冷機部件有關。嗣冷裝置的綜合優化包括各部件，如熱交換器和機器。綜合優化不僅要考慮各個部件的部分優化參數，還要考慮這些部件組合到翻冷循環及系統中的參數。

部分優化與綜合優化的主要區別是，對給定髑冷量和蒸發溫度的制冷裝置來說，其它的過程或設計參數保持不變，而其中一個過程參數被優化。所以在裝置中決定所選用部件的全套參數時，部分優化只處理一個或少量幾個的獨立參數。這種在計算機普及前就發展了的優化方法，適合于手工計算，而綜合優化則需用計算機才能實現。

顯然，對于鈳冷裝置的節能，最優化技術是十分重要而有力的工具。尤其對于制冷裝置（系統）設計的節能，更為重要。但由于種種原因，最優化技術在制冷工程中的應用才開始起步。

為了把最優化方法用于具體工程問題，必須定義被優化系統的性能指標和約束條件，必須選擇代表優化因素的獨立變量，寫出表示各變量之間關系的數學模型。這就是工程最優化的建模過程，也是最優化技術的關鍵。

對于一個需要最優化的問題，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，最優化總是指選擇的系統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化對象的特征與條件，往往還需要從事被優化對象操作使用或研究工作人員的合作。