鍋爐設計是一項復雜的大型工程設計,其設計周期長?工作量大?經驗性強?同時,由于鍋爐的制造成本高昂,運行安全性和可靠性要求苛刻,對鍋

鍋爐設計是一項復雜的大型工程設計,其設計周期長?工作量大?經驗性強?同時,由于鍋爐的制造成本高昂,運行安全性和可靠性要求苛刻,對鍋爐的設計提出了很高的要求?為提高設計效率并保證設計質量,美國?俄羅斯?法國?德國?日本等發達國家的主要鍋爐設計制造企業普遍都已采用CAD技術進行鍋爐設計工作?20世紀70年代以來,我國的鍋爐企業也陸續自行研制或委托科研院所開發了一些鍋爐CAD軟件進行鍋爐的產品設計工作?

歷經30年的發展,歸納起來,CAD技術目前己滲透應用于鍋爐設計工作的工程繪圖?常規計算?工程分析?虛擬制造?設計管理等幾個方面?

采用二維繪圖軟件進行工程圖紙的繪制,以提高繪圖自動化水平?方便圖紙修改?縮短開發周期?方便圖紙管理和實現圖紙重用?受到20世紀90年代初由國家“CAD應用工程領導小組”提出的“甩圖板工程”的推動,目前工程繪圖在我國絕大多數鍋爐設計廠家都已普及?

采用專門開發的工程計算軟件輔助鍋爐設計人員完成部件幾何尺寸計算?熱力計算?水循環計算?汽水阻力計算?煙風阻力計算?強度計算等工程計算?其中,由于熱力計算在鍋爐的方案設計中最為重要?而其求解需要反復迭代和試算?顯著關系到設計效率,用手工完成費時費力?且易產生差錯,因而,針對熱力計算的研發工作更為活躍?

采用工程分析軟件?通過數值方法(特別是有限元分析方法)來模擬?分析一些在鍋爐設計中遇到的特殊工程問題,主要包括:鋼架結構?汽包等重要強度部件的有限元結構優化設計,承受高溫的部件及管道的熱應力分析,爐膛內流動?燃燒?傳熱的過程的三維數值模擬計算等?

采用三維造型軟件,在實際生產前建立鍋爐的三維虛擬裝配模型,檢查設計尺寸是否匹配以及空間管路的干涉情況,并及時與客戶?其他設計人員?制造部門交換設計思想和信息,對設計方案進行及時評估并做出反應?

采用以數據庫為核心的設計管理系統對鍋爐設計過程中的人員角色?產品數據?工程圖紙?設計文檔等內容進行管理,以加強設計過程的組織,提高設計效率,實現信息共享和保證信息一致性?此外,設計管理系統還常與企業中的其它類型的管理系統,如ERP?MRP—II?MIS等系統進一步集成?

特別要指出的是,近年來電子計算技術和計算數學的飛躍發展使得計算燃燒學有很大進展?它應用先進的電子計算技術,通過嚴格的數學推理,把豐富的物理?化學?傳熱和流體力學知識,結合大量的試驗結果,使古老的燃燒學體現出現代工程科學的特點?爐膛數學模型所能提供的結果除可以預報爐內速度場?溫度場?熱流場及壓力場外,希望還能預報更為詳盡的細節,包括火焰的幾何形狀?火焰穩定性?固態顆粒尺寸分布規律;燃燒產物?各種成分(包括各種污染物)的濃度場?輻射能的頻譜特性?燃料—空氣離析規律?振動和噪音等?但是,至今所得到的爐膛數學模型僅考慮一些主要因素,其它方面仍基于經驗,主要原因是輸入數據還不夠完善?準確?就目前水平而言,單純依靠基礎理論知識,還無法建立描述復雜的爐內過程的數學方程,還必需通過大量的試驗研究,以便獲得數學模型所需的輸入數據?還有,在建立基礎方程時所作出的各種簡化和假設與爐內實際情況尚有較大差距,也直接影響結果的實用性?雖然如此,它仍是一個不容置疑的技術發展方向?