鍋爐設(shè)計是一項復(fù)雜的大型工程設(shè)計,其設(shè)計周期長?工作量大?經(jīng)驗性強(qiáng)?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(shè)計是一項復(fù)雜的大型工程設(shè)計,其設(shè)計周期長?工作量大?經(jīng)驗性強(qiáng)?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(shè)計提出了很高的要求?為提高設(shè)計效率并保證設(shè)計質(zhì)量,美國?俄羅斯?法國?德國?日本等發(fā)達(dá)國家的主要鍋爐設(shè)計制造企業(yè)普遍都已采用CAD技術(shù)進(jìn)行鍋爐設(shè)計工作?20世紀(jì)70年代以來,我國的鍋爐企業(yè)也陸續(xù)自行研制或委托科研院所開發(fā)了一些鍋爐CAD軟件進(jìn)行鍋爐的產(chǎn)品設(shè)計工作?

歷經(jīng)30年的發(fā)展,歸納起來,CAD技術(shù)目前己滲透應(yīng)用于鍋爐設(shè)計工作的工程繪圖?常規(guī)計算?工程分析?虛擬制造?設(shè)計管理等幾個方面?

采用二維繪圖軟件進(jìn)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(fā)周期?方便圖紙管理和實現(xiàn)圖紙重用?受到20世紀(jì)90年代初由國家“CAD應(yīng)用工程領(lǐng)導(dǎo)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(shù)鍋爐設(shè)計廠家都已普及?

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

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

采用三維造型軟件,在實際生產(chǎn)前建立鍋爐的三維虛擬裝配模型,檢查設(shè)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(shè)計人員?制造部門交換設(shè)計思想和信息,對設(shè)計方案進(jìn)行及時評估并做出反應(yīng)?

采用以數(shù)據(jù)庫為核心的設(shè)計管理系統(tǒng)對鍋爐設(shè)計過程中的人員角色?產(chǎn)品數(shù)據(jù)?工程圖紙?設(shè)計文檔等內(nèi)容進(jìn)行管理,以加強(qiáng)設(shè)計過程的組織,提高設(shè)計效率,實現(xiàn)信息共享和保證信息一致性?此外,設(shè)計管理系統(tǒng)還常與企業(yè)中的其它類型的管理系統(tǒng),如ERP?MRP—II?MIS等系統(tǒng)進(jìn)一步集成?

特別要指出的是,近年來電子計算技術(shù)和計算數(shù)學(xué)的飛躍發(fā)展使得計算燃燒學(xué)有很大進(jìn)展?它應(yīng)用先進(jìn)的電子計算技術(shù),通過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推理,把豐富的物理?化學(xué)?傳熱和流體力學(xué)知識,結(jié)合大量的試驗結(jié)果,使古老的燃燒學(xué)體現(xiàn)出現(xiàn)代工程科學(xué)的特點?爐膛數(shù)學(xué)模型所能提供的結(jié)果除可以預(yù)報爐內(nèi)速度場?溫度場?熱流場及壓力場外,希望還能預(yù)報更為詳盡的細(xì)節(jié),包括火焰的幾何形狀?火焰穩(wěn)定性?固態(tài)顆粒尺寸分布規(guī)律;燃燒產(chǎn)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(guī)律?振動和噪音等?但是,至今所得到的爐膛數(shù)學(xué)模型僅考慮一些主要因素,其它方面仍基于經(jīng)驗,主要原因是輸入數(shù)據(jù)還不夠完善?準(zhǔn)確?就目前水平而言,單純依靠基礎(chǔ)理論知識,還無法建立描述復(fù)雜的爐內(nèi)過程的數(shù)學(xué)方程,還必需通過大量的試驗研究,以便獲得數(shù)學(xué)模型所需的輸入數(shù)據(jù)?還有,在建立基礎(chǔ)方程時所作出的各種簡化和假設(shè)與爐內(nèi)實際情況尚有較大差距,也直接影響結(jié)果的實用性?雖然如此,它仍是一個不容置疑的技術(shù)發(fā)展方向?