本文以飞机环控系统的设计为工程背景,对飞机环控系统的热力学优化进行了研究,通过对系统熵产的分析和对换热器外形尺寸进行优化,达到使得整个环控系统不可逆损失较小的目的。主要工作包括:1.建立了三轮式高压除水系统的熵产模型,在模型中考虑了包括传热、内部摩擦等不可逆因素导致的不可逆损失,并编制了通用程序;2.进行了换热器的设计计算,计算了当换热器的外形尺寸调整时,系统熵产的变化情况;3.利用编制的罚函数法求出当设计条件不变时系统最佳的换热器尺寸和最佳熵产,计算结果表明,在一定的设计条件下,不同的换热器尺寸导致的系统不可逆损失不同,可以对换热器的外形尺寸进行优化;4.给出了当设计条件变化时,系统熵产的变化情况、换热器的最佳取值情况以及系统最佳熵产随设计条件的变化情况;5.分析了在各种不同条件下,系统中不可逆损失产生和变化的原因,讨论了在优化设计中需要注意的问题,得到了一些有指导意义的结论。虽然本文中的结果是建立在三轮高压除水系统中得出的,但对于其它型式的系统,只要通过合适的建模,本文中的方法仍然可以适用,从而为各种实际系统的优化设计工作提供更全面的指导。