Расчет теплового баланса двигателя

Тепловой баланс характеризует распределение тепла, внесенного в цилиндры двигателя с топливом. Его, как правило, определяют экспериментально, но с достаточной степенью точности баланс может быть составлен на основании теоретических расчетов исходя из уравнения теплового баланса:

 

, (59)

 

где Q – общее количество теплоты, подведенной в единицу времени, кДж/с;

Q_е – количество теплоты, превращенное в эффективную работу двигателя, кДж/с;

Q_нс – количество теплоты, не выделившееся вследствие неполноты сгорания топлива, кДж/с;

Q_r – количество теплоты, уносимое отработавшими газами, кДж/с;

Q_ост – неучтенные потери теплоты, кДж/с;

Q_ж – количество теплоты, переданное охлаждающей жидкости, кДж/с.

 

Общее количество теплоты, подведенной в единицу времени определяется из выражения

 

(60)

 

где Q_н – низшая теплотворная способность топлива (берется из формулы (17) в МДж/кг);

G_тн –часовой расход топлива при номинальной мощности двигателя, кг/ч.

 

Количество теплоты, превращенное в эффективную работу двигателя:

 

(61)

 

где η_e – эффективный КПД двигателя.

 

Количество теплоты, не выделившееся вследствие неполноты сгорания топлива:

- для карбюраторных двигателей при α < 1,0

 

(62)

 

- для дизелей α > 1,0. Поэтому потери вследствие неполноты сгорания являются незначительными и их относят к остаточной части Q_ост теплового баланса.

Количество теплоты, уносимое отработавшими газами:

 

(63)

 

где C_p – средняя теплоемкость отработавших газов при постоянном давлении (принимается C_p = 1,04 кДж/кг^.град).

 

Количество теплоты, переданное охлаждающей жидкости

- для карбюраторного двигателя

(64)

 

где D_ц – диаметр цилиндра, см;

∆Q_н – количество теплоты, которое не выделяется вследствие неполноты сгорания, кДж/кг.

 

Величина ∆Q_н рассчитывается по формуле

 

(65)

 

- для дизельного двигателя

 

(66)

 

Неучтенные потери теплоты определяются следующим образом:

 

(67)

 

Результаты расчетов заносят в таблицу 3.

 

Таблица 3 – Тепловой баланс двигателя

Составляющие теплового баланса	Абсолютное значение, кДж/с	Относительное значение, %
Теплота, эквивалентная эффективной работе Qe
Теплота, потерянная из-за неполноты сгорания Qнс
Теплота, унесенная отработавшими газами Qr
Теплота, переданная охлаждающей жидкости Qж
Неучтенные потери теплоты Qост
Общее количество подведенной теплоты, Q		100%