gdzie: msp - masa spalin powstałych ze spalenia 1 kg paliwa w kg/kg, 
             csp - średnie ciepło właściwe spalin w kJ/(kg K) 
                    - różnica temperatury pomiędzy średnią temperaturą spalin a temperaturą 
                      otoczenia. 
 
<< Powrót
BILANS CIEPLNY SILNIKA SPALINOWEGO
- 51-
- 52 -
Z poprzedniej lekcji wynika, że 25 do 40 % ciepła dostarczanego do silnika zmienia się na 
pracę efektywną mechaniczną, a tym samym na moc efektywną. Reszta ciepła w ilości 
60 do 75% jest stratą. 
W celu zobrazowania jak dostarczone ciepło do silnika zostaje zużyte przedstawia się 
bilans cieplny w formie równania lub  graficznie w postaci wykresu. 
1. Równanie bilansu cieplnego 
gdzie: Qd - całkowita ilość ciepła doprowadzona do silnika (100%), 
            Qe - ilość ciepła zamieniona na pracę użyteczną, tzw. ciepło użyteczne (ok. 30%), 
          Qch - ilość ciepła odprowadzana do czynnika chłodzącego, tzw. strata chłodzenia 
                    (ok. 30%), 
           Qw - ilość ciepła odprowadzana ze splinami, tzw. strata wylotowa (ok. 15 %), 
          Qns - ilość ciepła tracona na skutek niezupełnego i niecałkowitego spalania, tzw.  
                    strata spalania, 
           Qot - ilość ciepła oddana do otoczenia bez pośrednictwa czynnika chłodzącego, 
                    tzw. strata do otoczenia (
Qns + Qot ok. 25%).
      
2. Zależności do obliczania składników bilansu cieplnego 
Podane wyżej przybliżone procentowe wartości poszczególnych elementów bilansu 
cieplnego mogą być nie wystarczające do analizy procesów zachodzących w silnikach 
spalinowych. Z tego powodu podaje się niżej wzory i zależności do obliczeń tych 
składników. 
2.1. Ilość ciepła dostarczone do silnika 
gdzie: Ge - zużycie paliwa w kg/s, 
           
Wu - wartość opałowa paliwa w kJ/kg. 
2.2. Ciepło zamienione na pracę użyteczną 
2.3. Strata chłodzenia
gdzie: Gch - strumień masy czynnika chłodzącego w kg/s, 
                
c - ciepło właściwe czynnika chłodzącego w kJ/(kg K) 
                   - średnia różnica temperatury czynnika chłodzącego między dolotem a wylotem 
                      w Kelwinach (K) lub stopniach Celsjusza. 
2.4. Strata wylotowa
Uwaga: Stratę wylotową można również wyznaczyć przez ochłodzenie spalin 
               w kalorymetrze (woda w kalorymetrze ogrzana jest przez spaliny) - metoda mało 
               dokładna.
 
2.5. Strata spalania i strata do otoczenia 
Trudno jest określić ilość ciepła tracona na skutek niezupełnego i niecałkowitego spalania 
oraz straty do otoczenia, które obejmują nieuchwytne ciepło wypromieniowane lub oddane 
do otoczenia skutek przewodzenia i ciepło wydzielające się podczas tarcia w mechanizmach
silnika. Dlatego stosuje się przekształcenie równania bilansu cieplnego do obliczenia straty 
spalania i straty do otoczenia, po uprzednim obliczeniu pozostałych składników bilansu. 
Zatem 
3. Bilans cieplny w postaci tzw. wykresu Sankeya (rys. 3.12 str. 36)
             
4. Wpływ warunków eksploatacyjnych i konstrukcyjnych silnika na straty wylotu 
     i chłodzenia
 
   - Ze wzrostem prędkości obrotowej silnika straty chłodzenia maleją, a straty wylotu 
     wzrastają. 
   - Im większa średnica cylindra tym mniejsze straty chłodzenia, a większe straty wylotu.
 
 
Zadanie domowe. Dlaczego straty chłodzenia maleją ze wzrostem prędkości obrotowej 
silnika?  
Odp. Dlatego, że skraca się czas zetknięcia gorących gazów ze ściankami silnika.