Рабочие циклы

Однако создать такие аппараты или машины, в которых все тепло, полученное при сгорании топлива, превращалось бы в механическую энергию, — невозможно.

При работе двигателя внутреннего сгорания часть тепла отдается окружающей среде (нагревание стенок цилиндра, выпуск отработавших газов, обладающих значительной температурой, в атмосферу и т. д.). Таким образом, тепловая энергия в двигателе не может быть полностью преобразована в механическую работу.

Этот вывод составляет содержание второго закона термодинамики.

Все тепло, полученное в цилиндре двигателя в результате сгорания топлива, принятое за 100%, расходуется на:

1) тепло, превращенное в полезную работу, — до 38% (у лучших бескомпрессорных дизелей);

2) тепло, уходящее с отработавшими газами, — около 25%;

3) тепло, затраченное на нагревание охлаждающей воды, до 28%;

4) тепло, израсходованное на нагревание окружающего воздуха через нагретые поверхности двигателя, — около 9%.

Для различных двигателей этот тепловой баланс будет разным. Так, у калоризаторных нефтяных двигателей в полезную работу превращается 17%; потери на лучеиспускание и нагревание окружающего воздуха составляют 13%; на нагрев охлаждающей воды расходуется 32 %; уносится с выпускными газами 38% тепла.

Обычно тепловой баланс дается для номинальной нагрузки. Если же нагрузка меняется, то потери тепла возрастают, а полезная работа уменьшается. Так, при мощности двигателя, равной 25% номинальной, полезная работа составляет не 38%, а всего 18-20%; соответственно увеличиваются потери с охлаждающей водой, с выпускными газами и потери в окружающую атмосферу. При увеличении нагрузки двигателя сверх номинальной доля полезной работы в тепловом балансе также падает.

Наиболее высокий коэффициент использования тепла двигатели внутреннего сгорания имеют при нагрузке 70-100%.