P4250041

42

ekonomiczna wymaga porównania kosztów paliwa z kosztami inwestycyjnymi niezbędnymi do realizacji zadania. Siłownia o wysokiej sprawności, ij. o niskich kosztach paliwa, nie musi być ekonomiczniejsza od siłowni mającej gorszą sprawność, zużywającej więcej paliwa, ale tańszej inwestycyjnie. Sprawom tym poświęcimy oddzielny rozdział.

Najtańsze stale - stale węglowe - mogą być stosowane do temperatury około 400°C; do około 450°C używane są stale niskostopowe, zawierające około 0,5% molibdenu i 1% chromu (stale molibdenowe i chromomolib-denowe). Dodatki te podnoszą wytrzymałość w wysokich temperaturach i zwiększają odporność na starzenie. Powyżej 450°C stosuje się stale wysoko-stopowe lub stopy austenityczne. Stale stopowe o strukturze ferrytycznej zawierają zwiększone dodatki chromu Cr, a ponadto molibden Mo, wolfram W i wanad V, zależnie od przeznaczenia, stanowiąc właściwe tworzywo w obszarze do 535—580°C. Powyżej tej temperatury konieczne są stale żaroodporne o strukturze austenitycznej lub stopy austenityczne, oparte na niklu Ni lub kobalcie Co. Według [44] niskostopowe stale ferrytyczne Cr, Mo, V są 2-5 razy droższe niż stale węglowe, stale austenityczne wysokostopowe są około 50 razy droższe, zaś żaroodporne stopy austenityczne ponad 100 razy droższe. Wysoka cena stali austenitycznych (lub stopów żarowytrzymałych) łącznie z trudniejszą ich obróbką i mniej korzystnymi własnościami eksploatacyjnymi powoduje niechęć do stosowania ich w budowie turbin parowych. Z tych względów panuje od dłuższego czasu stabilna tendencja do nieprzekraczania temperatur możliwych do opanowania przy użyciu stali ferrytycznych, tj. 535—570^CC, jakkolwiek zbudowanie turbiny parowej (i kotła) zasilanej parą o wyższej temperaturze nie przedstawia obecnie problemu z punktu widzenia możliwości technicznych.

Rozpatrując dobór temperatury t₀ należy pamiętać, że wzrost t₀ umożliwia zastosowanie wyższego ciśnienia p₀, co daje dodatkową korzyść sprawnościową (rys. II.3).

Dobór właściwej temperatury t₀, a raczej pary parametrów t₀, p₀, winien uwzględniać sposób pracy turbiny, czyli warunki manewrowe. Jeżeli turbina (blok) pracuje tylko jako maszyna ruchu podstawowego z niezmiennym w czasie (lub m iło zmiennym) obciążeniem, celowe jest dobieranie wyższych parametrów t₀, p₀ z uwagi na walory termodynamiczne.

Dla maszyn pracujących przy silnie i szybko zmieniającym się obciążeniu powstaje natomiast problem naprężeń termicznych. Są one tym trudniejsze do opanowania, im grubsze są elementy konstrukcyjne (ścianki korpusu, wirnik) oraz im wyższa jest temperatura pary. Projektując bloki manewrowe decydujemy się na niższe parametry p₀, t₀ niż w przypadku bloków podstawowych.

2.3. Wpływ ciśnienia końcowego p_k

Zmiana ciśnienia końcowego z wartości p_k0 do p_k < p_k0 powoduje obniżenie dolnej temperatury obiegu T_k i — mimo jednoczesnego obniżenia

43

średniej górnej temperatury obiegu Tj₍ •• 7'_Ul - prowadzi zawsze do wzrostu sprawności obiegu. Sytuację ilustruje rysunek 11.8.

Zmniejszeniu ciśnienia końcowego o Ap_k ■ p_kQ — p_t odpowiada przyrost pracy obiegu Al_r — 'Zo^-*2 (pole 2₀ — 2 — 3 — 3₀ — 2₀) i przyrost ciepła doprowadzonego do obiegu Aq_t = l,_t-l_l. Sprawność obiegu zmienia się z wartości

do wartości

L _m!z_m *TO + d/f ₌ (*|-*ao)+fl_aa-y

9i 0io + d<|,    (i,-ijo)+(l_ło-l»)

T

s

Rys. II.8. Wpływ zmiany ciśnienia końcowego p» na sprawność obiegu CR Przyrost sprawności obiegu wynosi

At}    AI_t Aq_t

^fJcRo    *ro 0io

^ł20    *2    *30

(j *20 h “'30

(H.6)

przy czym wyraz Aq_i/q_u> jest kilka razy mniejszy od wyrazu Al_T/l_T(i.

Z punktu widzenia termodynamicznego korzystne jest możliwie niskie ciśnienie końcowe p_k. Nie mamy jednak na nie większego wpływu.

Analizując warunki wymiany ciepła w kondensatorze (rys. 11.9), założymy, że skraplanie zachodzi przy stałej temperaturze i kondensat jest nie prze-chłodzony, czyli temperatura skraplającej się pary t_r równa się temperaturze kondensatu wypływające* • ze skraplacza t_k. Temperatura ta musi być wyższa od temperatury wody chłodzącej ogrzanej w kondensatorze.

t,~t~i + At_w+At₂,