دیگ بخار با توجه به کاربرد های مختلفی که دارند، بسته به نیازی که قرار است در صنعت برآورد کنند متفاوت هستند.به همین جهت دیگ های بخار دارای طراحی های گوناگون و منحصر به محل استفاده و ظرفیت تولیدی آن ها هستند.  برآورده نمودن نیاز های مصرف کننده در وهله اول در طراحی دیگ بخار می تواند جوابگو باشد. از این رو طراحی بویلر یکی از مهم ترین بخش ها در زمینه ساخت دیگ بخار است. در این قسمت به بررسی کلی از طراحی بویلر پرداخته و قسمت های مختلف طراحی را مرور می کنیم.

مرحله اول طراحی با بررسی نیاز مشتری به میزان بخار تولیدی، دما مورد نیاز آغاز می شود. سپس با بررسی پارامتر های مهم طراحی، یک مجموعه اطلاعات شامل اندازه مخزن، میزان توان پمپ و… به دست می آید. جهت تسهیل نمودن این فرآیند از نرم افزار های طراحی دیگ بخار نیز بهره برده می شود. پس از آن با بررسی نقشه کشیده شده و مطابقت دادن آن با آیین نامه های اجرایی طراحی را به پایان می رسانیم. همچنین جهت افزایش راندمان در سیستم بعضی از موارد طراحی تغییر داده می شود. از این رو می توان موارد طراحی یک دیگ بخار را بصورت زیر دسته بندی نمود:

• کسب اطلاعات اولیه از مصرف کنند جهت برآورده نمودن خواسته های مورد نظر از دیگ بخار
• بررسی پارامتر های طراحی مهم
• استفاده از نرم افزار های کامپیوتری جهت تسهیل طراحی
• انجام طراحی بر اساس آیین نامه های موجود برای دیگ های بخار
• تغییرات موثر جهت افزایش راندمان

کسب اطلاعات اولیه از مصرف کننده جهت طراحی دیگ بخار

همانطور که گفته شد بسته به کاربردی که سیستم قرار است در صنعت داشته باشد از طراحی های گوناگونی بر خوردار است. همچنین با توجه به تنوع بالا در دیگ های بخار، در اولین قدم نوع دیگ بخار بر اساس نیاز مشتری در نظر گرفته می شود. به عنوان مثال در مواردی که به فشار بسیار بالا در سیستم نیاز است، باید از دیگ بخار واتر تیوب استفاده نمود.

در مواردی که نیاز به بخار با فشار معمول و اقتصادی می باشد دیگ بخار فایر تیوب مناسب است. از سوی دیگر بسته به محل قرار گیری طراحی بویلر می تواند بصورت عمودی یا افقی انجام شود. در نهایت با توجه به غربالگریه اولیه نوع دیگ بخار تعیین می شود. در مرحله بعد موارد مورد نیاز طراحی که بر اساس خواسته مصرف کننده تعیین می شود، باید مشخص گردد. این موارد شامل میزان حرارت متوسط مورد نیاز، میزان فشار در سیستم و مقدار بخار مورد نیاز می باشد.

بررسی پارامتر های مهم طراحی دیگ بخار

پس از مشخص شدن مراحل اولیه طراحی نوبت به تعیین مراحل ثانویه توسط طراحان دیگ بخار می رسد. بررسی پارامتر های مورد نیاز طراحی به قرار زیر است.

• فشار طراحی
• دمای طراحی
• دمای راحی پوسته
• دمای طراحی لوله آتشخوار
• دمای طراحی ورق های نازک موجود در سیستم
• دمای طراحی صفحه لوله ها
• دمای گاز ورودی
• سطوح تابشی موثر
• حداقل ضخامت لوله برای بار های فشاری

در این جا بصورت تیتر وار به این موارد بسنده می کنیم. جهت آشنایی با این پارامتر ها به بخش پارامتر های مهم طراحی بویلر رجوع نمایید. این موارد بصورت کلی تعیین می شوند. در حالت های خاص بسته به نوع سیستم می تواند این پارامتر ها تغییر نماید. به عنوان مثال در دیگ بخار لوله آبی میزان چرخش آب با عنوان circulation ratio به عنوان پارامتر طراحی مد نظر است.

استفاده از نرم افزار های کامپیوتری جهت تسهیل طراحی بویلر

همانطور که در بالا توضیح دادیم جهت تسهیل فرآیند طراحی و در نظر گرفتن انواع حالت ها در سیستم می توان از نرم افزار های طراحی بویلر استفاده نمود. این نرم افزار ها می توانند در قسمت های مهم در طراحی کمک نمایند. در ادامه به بررسی مختصر از آن ها می پردازیم.

• نرم افزار طراحی فایرکد FireCad
• نرم افزار طراحی PDMS
• نرم افزار طراحی سالید ورک Solidwork
• نرم افزار طراحی کتیا  Catia
• نرم افزار طراحی اتوکد Autocad

موارد بالا در بخش نرم افزار های طراحی بویلر را بصورت کامل بررسی نمودیم. در این جا بصورت مختصر آن ها را بررسی میکنیم. نرم افزار فایرکد یک نرم افزار مخصوص طراحی بویلر است که دارای بخش های مختلف می باشد. پکیج دیگ بخار لوله آتشی، دیگ بخار واتر تیوب، سوپر هیترها، اکونومایزر و هیتر های هوا از بخش های مختلف این نرم افزار است. جهت دانلود این نرم افزار به بخش نرم افزار های طراحی بویلر رجوع نمایید. این نرم افزار را شرکت فایرکد طراحی و تولید نمود و به عنوان مرجع نرم افزاری جهت طراحی بویلرها بکار می رود. نرم افزار های دیگر که در بالا گفتیم نیز جهت طراحی های مکانیکی سیستم بصورت شماتیک و سه بعدی بکار می روند که طرح کامل یک دیگ بخار را پیش از تولید می توان در آن ها مشاهده نمود.

انجام طراحی دیگ بخاربر اساس آیین نامه های موجود برای بویلرها

یکی از مهم ترین موارد در طراحی دیگ های بخار تطابق طراحی با آیین نامه ها است. آیین نامه ها بصورت کد اطلاعات کامل جهت ساخت دیگ های بخار را ارائه می دهند. جهت بررسی انواع آیین نامه ها و دانلود آنها به بخش آیین نامه ها دیگ بخار رجوع نمایید. موفق ترین و موثر ترین آیین نامه موجود را برای دیگ بخار توسط ASME (انجمن مهندسان مکانیک آمریکا) ارائه نمودند. بر اساس این کد ها، اطلاعات کاربردی و ایمنی مورد نیاز ساخت دیگر بخار را ارائه نمودند. از این آیین نامه ها می توان بصورت یک مرجع کامل جهت طراحی و ساخت دیگ بخار استفاده نمود.

تغییرات موثر جهت افزایش راندمان در طراحی بویلر

به منظور افزایش راندمان دیگ های بخار می توان در زمان طراحی مواردی را لحاظ نمود. به عنوان مثال استفاده از تجهیزاتی مانند اکونومایزر، سوپر هیتر، دی ایریتور، نحوه قرارگیری لوله آتشخوار و … باید در مرحله طراحی مورد بررسی قرار گیرد. این موارد را می تواند پیش از ساخت مورد بررسی قرار دهیم تا به افزایش راندمان کمک نمایند.