Задача 16.
В воздухонагревателе парового котла воздух нагревается до температуры t 1 °С, а дымовые газы охлаждаются от температуры t 3 = 450 °С до t 4 °С. Тепловые потери воздухонагревателя составляют 20 % от количества теплоты, отдаваемой газами. Теплоемкости воздуха и газов постоянны. Дымовые газы обладают свойствами воздуха. Определить температуру t 2 °С, до которой нагревается воздух и потерю работоспособности системы вследствие необратимого теплообмена ∆ l с. Температуру окружающей среды t 0 = 17 °С.
Задача 17.
Определить эксергию потока воздуха с массовым расходом G = 1 кг/с, если его начальные параметры р 1 МПа и t 1 °С. Параметры окружающей среды:
р 0 = 0,1 МПа, t 0 = 27 °С. Построить процесс в T-s диаграмме.
Задача 18.
Определить эксергетический КПД котельной установки, если известно, что температура сгорания в топке равна t 1 = 1827 °С, а теплотворная способность мазута Q 
= 42000 кДж/кг. В котельной установке вырабатывается пар с температурой t 2 °С. Потери теплоты в окружающую среду составляют (1- h) % от теплоты сгорания топлива. Параметры окружающей среды: t 0 = 27 °С;
р 0 = 0,1 МПа.
Реальные газы и пары
Задача 19.
Пользуясь таблицами для воды и пара определить:
19.1. Все параметры кипящей воды и сухого насыщенного пара при температуре t н °С;
19.2. Все параметры кипящей воды и сухого насыщенного пара при давлении р н МПа;
19.3. Удельный объем, энтальпию, энтропию и внутреннюю энергию перегретого пара при температуре t °С и давлении р МПа.
Задача 20.
Состояние воды определяется параметрами:
20.1. р МПа; t = 300 °С;
20.2. р МПа; υ = 0,015 м3/кг;
20.3. t °С; υ = 0,00105 м3/кг;
20.4. р МПа; t = 350 °С.
Каковы качественно эти состояния (жидкость, кипящая жидкость, влажный пар, сухой насыщенный пар, перегретый пар)?
Задача 21.
Состояние водяного пара характеризуется давлением р МПа и влажностью у. Найти температуру, удельный объем, энтропию, энтальпию и внутреннюю энергию пара.
Задача 22.
Пользуясь h-s диаграммой определить параметры состояния водяного пара, если:
22.1. t °С; υ = 2,5 м3/кг;
22.2. р МПа; t = 300 °С;
22.3. t °С; х = 0,95;
22.4. р МПа; х = 1,0.
Задача 23.
Определить теплоту, необходимую для перегрева пара в пароперегревателе котла до температуры t °С при постоянном давлении р МПа. Построить процесс в h-s диаграмме.
Задача 24.
В пароперегреватель парового котла поступает влажный пар со степенью сухости х 1, где происходит его перегрев при постоянном давлении р 1 МПа до температуры t °С. Затем пар адиабатно расширяется без потерь в турбине до давления р 2 = 0,003 МПа. Построить процесс в h-s диаграмме, определить все параметры пара до и после расширения, а также теплоту, подведенную к пару, и располагаемую работу адиабатного расширения.
Термодинамика потока
Задача 25.
Воздух с начальными параметрами р 1 МПа и t 1 °С вытекает через сопло в атмосферу (р 2 = 0,1 МПа). Определить тип сопла, скорость и параметры воздуха на выходе из сопла, а также площадь выходного сечения, если расход воздуха G кг/с. Потерями, теплообменном со стенками и скоростью на входе в сопло пренебречь. Принять k = 1,4.
Задача 26.
Определить длину расширяющейся части сопла Лаваля, через которое происходит истечение воздуха с начальными параметрами р 1 МПа и t 1 °С в количестве G кг/с в среду с атмосферным давлением р 2 = 0,1 МПа. Угол конусности принять равным α = 10°, коэффициент скорости сопла j = 0,95. Скоростью на входе в сопло пренебречь.
Задача 27.
Как велика скорость истечения перегретого пара через сопло Лаваля, если начальные параметры его р 1 МПа и t 1 °С, а конечное давление р 2 МПа, коэффициент скорости j = 0,95. Чему была бы равна эта скорость, если бы сопло было суживающимся? Теплообменном со стенками и скоростью на входе в сопло пренебречь. Принять b к = 0,546. Построить процесс в h-s диаграмме.
Задача 28.
Перегретый пар на входе в сопло имеет параметры р 1 МПа и t 1 °С. Давление пара за соплом р 2 МПа. Истечение происходит без теплообмена с окружающей средой, коэффициент скорости сопла φ = 0,95. Определить тип сопла, состояние пара за соплом, действительную скорость истечения и площадь выходного сечения сопла, если расход пара через сопло G = 0,5 кг/с. Критическое отношение давлений принять равным β к = 0,546. Скоростью пара на входе в сопло пренебречь.
Задача 29.
В клапанах турбины перегретый пар с параметрами р 1 МПа и t 1 °С дросселируется до давления р 2 МПа, а затем адиабатно расширяется до
р 3 = 0,004 МПа. Определить потерю теоретической мощности турбины вследствие дросселирования, если расход пара G = 10 кг/с. Построить процесс в h-s диаграмме.
Влажный воздух
Задача 30.
В сушильной установке производится подсушка материала с помощью воздуха при атмосферном давлении. От начального состояния с температурой
t 1 °С и относительной влажностью φ 1 % воздух предварительно подогревается до температуры t 2 °С и далее направляется в сушильную камеру, где в процессе высушивания материала воздух охлаждается до t 3 = 35 °С.
Рассчитать необходимое количество теплоты q для нагревания 1 кг воздуха, параметры воздуха на выходе из сушильной камеры и количество воды, которое отбирает каждый килограмм воздуха от материала. Считать, что тепловые потери отсутствуют. Определить также, какое максимальное количество воды мог бы унести с собой 1 кг воздуха, если бы он направлялся в сушильную камеру без предварительного подогрева.