4. Тепловой баланс двигателя

Тепловой баланс позволяет определить тепло, превращенное в полезную эффективную работу, т.е. установить степень достигнутого совершенства теплоиспользования и наметить пути уменьшения имевшихся потерь. Знание отдельных составляющих теплового баланса позволяет судить о теплонапряженности деталей двигателя, рассчитать схему охлаждения, выяснить возможность использования теплоты отработавших газов и т.д.

Общее количество теплоты введённой в двигатель:

при номинальном скоростном режиме.

_{Теплота, эквивалентная эффективной работе за 1с:}

_{Теплота, передаваемая охлаждающей среде:}

_{где, с – коэффициент пропорциональности для четырёхтактных двигателей, m – показатель степени для четырёхтактных двигателей.}

Теплота, унесённая с отработавшими газами:

_{- теплоёмкость отработавших газов. Определена по таблице [1, стр. 59, таб. 3.8] методом интерполяции при}

где, 24,868и 25,021 – значение теплоемкости продуктов сгорания при 700 °С соответственно при α=0,95и α=1.

где, 25,28и 25,441– значения теплоемкости продуктов сгорания при 800 °С соответственно при α=0,95 и α=1;

_{- теплоёмкость свежего заряда (определена по таблице [1, стр.58, таб. 3.6]) для воздуха методом интерполяции при t0=T0-273=293-273=20 °C.}

где, 20,759 и 20,839 – значение теплоемкости воздуха при 0 °С и при 100 °С.

Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива:

_{Неучтённые потери теплоты:}

Знание абсолютных значений составляющих теплового баланса позволяет осуществить количественную оценку распределения теплоты в двигателе.

Составляющие теплового баланса удобнее представлять в относительных величинах, например, в процентах по отношению ко всей теплоте, подведенной с топливом:

q₀=q_e+q_r+q_в+q_н.с.+q_ост=100%

Составляющие теплового баланса двигателя представлены в таблице.

Составляющая теплового баланса	Частота вращения двигателя, об/мин
	900		3400		5100		6000			7200
	Q, Дж/с	q, %	Q, Дж/с	q, %	Q, Дж/с	q, %		Q, Дж/с	q, %		Q, Дж/с	q, %
Теплота, эквивалентная эффективной работе	11490	32,7	47384	35,3	65071	33,0		70122	30,5		69744	26,0
Теплота, передаваемая охлаждающей среде	7966	22,6	34313	25,6	57611	29,2		64082	27,9		63447	23,6
Теплота, унесённая с отработавшими газами	7606	21,6	31090	23,2	45713	23,2		53357	23,2		62365	23,2
Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива	3973	11,3	7580	5,6	5569	2,8		6492	2,8		7573	2,8
Неучтённые потери теплоты	4153	11,8	13914	10,4	23345	11,8		35955	15,6		65190	24,3
Общее количество теплоты введённой в двигатель с топливом	35187	100	134281	100	197309	100		230008	100		268319	100

Из приведенной таблицы и графика «Зависимость составляющих теплового баланса от частоты вращения коленчатого вала» видно, что основная часть теплоты топлива расходуется на эффективную работу, нагрев охлаждающей среды и потери с отработавшими газами.

Зависимость составляющих теплового баланса от частоты вращения коленчатого вала