2.Тепловий баланс двигуна

Тепловий баланс двигуна складається з урахуванням всіх видів втрат теплоти і дає можливість оцінити ефективність роботи двигуна при різних умовах його навантаження.

У загальному вигляді тепловий баланс виражається наступною формулою:

, (7.11)

де Q_n – теплота, отримана при згорянні палива; Q_e - тепло, еквівалентне ефективній (корисній) роботі; Q_ox - тепло, відведене в систему охолодження; Q_r - тепло, відведене з відпрацьованими газами; Q_x - тепло, втрачене внаслідок хімічної неповноти згоряння; Q_iн - інші втрати тепла.

Теплота при згорянні палива:

, [кВт]

(7.12)

де В - витрати палива.

Нижча теплота згоряння палива залежить від його складу. У загальному випадку склад палива, віднесений до робочої маси, має вигляд:

,

де С – вуглець, Н - водень, О –кисень, N – азот, S - сірка, А – попіл, W - волога , дані у відсотках на 1 кг маси палива.

Характеристики рідкого палива подані у таблицях 1, 2, 3.

Таблиця 1

Паливо	Елементарний склад, %			Густина, кг/м^3
	С	Н	О
Авіаційний бензин Автомобільний бензин Дизельне паливо	85,3 85,5 87,0	14,7 14,5 12,6	- - 0,4	– 700-800 860

Таблиця 2

Газ	Температура	Об’ємна ізобарна теплоємкість	Газ	Об’ємна ізобарна теплоємкість
СО2	t, ^oC	Cp, КДж/м^3 К	Н	C^´р, КДж/м^3К
		1,6000		1,2766
	200	1,7373		1,2971
	300	1,8627		1,2992
	400	1,9297		1,3021
	500	1,9887		1,3050
	600	2,0411		0,9370

Таблиця 3

Повітря	t,^oC	C^´р	Водяна пара	C^´р
		1,2971		1,4940
	200	1,3071		1,5223
	300	1,3172		1,5424
	400	1,3289		1,5654
	500	1,3427		1,5897
	600	1,3565		1,66148

Нижня теплота згоряння маси рідкого палива в кДж /кг визначається за формулою Д.І.Менделєєва:

. (7.13)

Теплота, еквівалентна корисній роботі:

.

Теплота, втрачена з охолоджуючим повітрям:

, (7.14)

де - теплоємність повітря; - об’ємні витрати повітря, м³/c; - підвищення його температури,

Величина в карбюраторних двигунах складає приблизно 25% від .

Визначимо наступну складову теплового балансу – теплоту, що втрачається з відпрацьованими газами.

,

(7.15)

де та - об’ємні витрати газів та повітря; і - об’ємні ізобарні теплоємності газів та повітря; - температура газів; -температура повітря.

Об’єм відпрацьованих газів визначається як сума об’ємів сухих газів та водяної пари :

,

(7.16)

при цьому:

,

(7.17)

де - кількість повітря, теоретично необхідного для повного згоряння одного кілограма палива:

(7.18)

Необхідні величини для обчисленьQ_r , приведені в таблицях 1, 2.

Значення теплоємності елементів подані у таблиці 2.

Наступна складова теплового балансу Q_x може бути визначена тільки за результатами газового аналізу відпрацьованих газів. Відомо, що ця величина не перевищує 15% від Q_n.

Невраховані втрати теплоти Q_iн приблизно складають 10% від Q_n. Отже, склавши тепловий баланс двигуна, можна визначити використане з користю тепло та ефективну потужність двигуна:

, [кВт].

(7.19)