k
235-237 Podwy\
szanie sprawności kotła:
1
pi = pij
"
SPALINOWE SILNIKI TA
OKOWE I ICH Strata wylotowa  jej wysokość zale\
y przede wszystkim
k
j
BADANIA od ilości i temperatury uchodzących do komina spalin.
brak równości średnich ciśnień indykowanych
Silniki spalinowe nazywane te\
silnikami wewnętrznego Ekonomizacji pracy kotła mo\
na dokonać przez
poszczególnych cylindrów wskazuje na
spalania charakteryzują się tym \
e funkcję czynnika podwy\
szanie temperatury powietrza doprowadzanego
nierównomierność ich obcią\
enia. Jest to zawsze
roboczego spełniają bezpośrednio gazowe produkty do komory paleniskowej.
niepo\
ądany objaw, wynikający albo z ogólnie złego
spalania. Zgodnie z powy\
szym do silników spalinowych Zastosowanie podgrzewaczy powietrza obni\
a
stanu technicznego silnika (zu\
ycie silnika), albo z
nale\
ą: temperaturę spalin wylotowych, a co za tym idzie stratę
wadliwej regulacji układów zasilania i zapłonu.
- silniki tłokowe(o posuwisto zwrotnym lub wylotową. Podgrzane powietrze ma równie\
du\
y wpływ
obrotowym ruchu tłoka) na polepszenie procesu spalania. Zmniejszają się straty
- turbiny spalinowe popielnikowe na skutek niedopału.
- silniki odrzutowe(przepływowe, Podgrzewanie wody zasilającej  im wy\
sza temperatura
sprę\
arkowe i bezsprę\
arkowe) wody wprowadzanej do kotła tym mniej ciepła potrzeba
- silniki rakietowe(na stałe i ciekłe do doprowadzenia jej do stanu wrzenia i odparowania.
materiały pędne)
KOCIOA

KLASYFIKACJA SPALINOWYCH SILNIKÓW
Bilans energetyczny:
TA
OKOWYCH
QB = QM +SW +SNZ + SPO + SZG + SODM +SR
- sposób zapłonu (zapłon wymuszony-
QB  Strumień ciepła z paliwa doprowadzonego do
iskrowy ;zapłon samoczynny)
kotła jest to iloczyn ilości paliwa i wartości opałowej
- rodzaj paliwa (gaz ziemny, gaz
tego paliwa.
generatorowy ,benzyny ,mieszanki
r
QB = B �" Qw [kW ]
alkoholowe ,oleje napędowe)
- liczbę suwów(czterosuwowe, QM  wydajność cieplna kotła jest to iloczyn pary
dwusuwowe) produkowanej przez kocioł i przyrostu entalpii tej pary. Rodzaje badań spalinowych silników tłokowych-
- moc nominalną(od 1 kW do kilkunastu - takie, które interesują się wyłącznie cieplną
QM = M �"(ip - iz)[kW ]
p
tysięcy kW) (energetyczną) stroną pracy silnika, abstrahując od strony
SW  strata wylotowa  ilość ciepła tracona w spalinach
- prędkość obrotową mechanicznej, technologicznej, materiałowej
uchodzących przez komin do atmosfery, wg
- liczbę cylindrów(jednocylindrowe, - specjalne, które mają charakter naukowy, poznawczy,
empirycznego wzoru Siegerta:
wielocylindrowe) np: są to badania sprawdzające słuszność pewnych teorii,
�(tsp - tot)[%]
- sposób chłodzenia(cieczą, powietrzem) badania mające na celu uzyskanie informacji o procesach
SW =
- charakter pracy(silniki pracujące przy termochemicznych zachodzących w cylindrze silnika
CO2
stałych obrotach, silniki pracujące przy - kontrolne, które są przeprowadzane według pewnych
� - współczynnik zale\
ny od rodzaju paliwa i zawartości
zmiennych obrotach niezale\
nych od schematów, za pomocą ogólnie znanej aparatury
CO2 w spalinach,
obcią\
enia ,silniki pracujące przy kontrolno-pomiarowej.
SNZ  strata niezupełnego spalania  powodowana
zmiennych obcią\
eniach będących Kontrolne badania dzielimy w następujący sposób:
zawartością CO w spalinach uchodzących przez komin.
funkcją obcią\
enia) - badania zdawczo-odbiorcze (najprostsze):
r
- przeprowadza się je dla jednostek nowych lub kapitalnym
SNZ = B �"Vss �"QCO �"CO [kW ]
WIELKOŚCI POMIAROWE I remoncie. Ich celem jest stwierdzenie, czy silnik
Qr  wartość opałowa CO, CO  udział objętościowy
CO
CHARAKTERYSTYKI odpowiada zało\
onym warunkom odnośnie do rozwijanej
tlenku węgla w spalinach, Vss  ilość spalin suchych,
mocy i zu\
ycia paliwa
SPO  straty popielnikowe  spowodowane
1.Wielkości charakteryzujące zewn. pracę silnika: - badania nowych konstrukcji ( zwykle skomplikowane i
niecałkowitym spaleniem paliwa dostarczonego do
informacje o tych wielkościach pomiarowych są długotrwałe): ich program mo\
e zawierać elementy
paleniska (zawartość niespalonego węgla w \
u\
lu,
konieczne przy doborze i eksploatacji silnika, natomiast badań specjalistycznych. Przeprowadza się je np. w celu
popiele i przepadowniach)
nie wystarczają do oceny jego pracy lub stanu. określenia trwałości elementów silnika, ustalenia
Straty w \
u\
lu: r
Wyznaczane są następujące wielkości: S = R\
�" q\
�"QwC [kW ] optymalnych warunków funkcjonowania układu zasilania
po\

- obroty silnika  n, min-1. liczba obrotów wału głównego - badania normatywne przeprowadza się w krajach, w
Straty w popiele: r
S = Rp �" qp �" QwC [kW ]
na minutę, których obowiązują przepisy ustalające warunki jakie
pop
- moc u\
yteczna  Nu, kW. Moc oddawana przez silnik spełniać musi produkt wprowadzony do obiegu
R\
, Rp  ilość \
u\
la, popiołu; q\
, qp  udziały masowe
napędzanemu urządzeniu (np. prądnicy, maszynie handlowego. Zakres takich badań określony jest
części palnych w \
u\
lu, popiele, Qr  wartość opałowa
wC
roboczej, śrubie napędowej statku), mierzona na sprzęgle odpowiednimi przepisami normatywnymi
chemicznie czystego węgla,
wału głównego lub na obwodzie koła pasowego, - badania diagnostyczne przeprowadza się wyrywkowo.
SśG  strata \
u\
la gorącego  ta ilość ciepła, która
- moc całkowita  Nc, kW. Suma mocy u\
ytecznej i mocy Mają na celu stwierdzenie stanu silnika, stopnia zu\
ycia
odprowadzana jest z paleniska w płynnym \
u\
lu.
oddawanej przez silnik do napędu własnych agregatów poszczególnych elementów, przyczyn zakłóceń w
SśG = R\
�"[k + c\
�"(tśG - tot )][kW ]
pomocniczych, takich jak np. pompy wodne, wentylatory funkcjonowaniu niektórych układów i podzespołów itp.
chłodzenia, prądnice. W mocy całkowitej nie uwzględnia k  ciepło topnienia \
u\
la, c\
 ciepło właściwe płynnego - badania eksploatacyjne (przeprowadzane okresowo lub
się natomiast mocy zu\
ywanej do napędu: układu \
u\
la, dorywczo) przeprowadzane są z ró\
nych względów,
rozrządu, pomp płuczących, pomp olejowych, układu SODM  strata odmulania  tylko w przypadku dyktowanych wymogami prawidłowej eksploatacji i
zapłonowego, pomp wtryskowych, itd. odmulania kotła konserwacji silnika. Celem ich jest dostarczenie danych
- moment obrotowy u\
yteczny  Mu, J. Moment SODM = GODM . (iws  i\
) gospodarce energetycznej, ogólna ocena pracy silnika.
obrotowy przekazywany urządzeniom napędzanym przez GODM  natę\
enie przepływu odmulin, iws , i\
 entalpie Badania te najwygodniej przeprowadzać w warunkach
silnik, mierzony na sprzęgle wału głównego lub na kole wody w kotle i wody zasilającej. laboratoryjnych.
zamachowym. Wielkości Nu, Mu i n związane są SR  reszta strat  np.: ciepło wypromieniowane, straty
równaniem: w lotnym koksiku i lotnym popiele, Tłokowe silniki spalinowe w energetyce
60000 Nu SR = QB  (QD + SW +SNZ + SPO + SZG + SODM) Moce największych tłokowych silników spalinowych w
Mu = ,
porównaniu z współczesnymi turbinami parowymi są
2Ą n
Sprawność kotła: niewielkie. Ten fakt oraz wysokie wymagania co do
lub je\
eli obroty silnika wyra\
one są w radianach na
Metoda bezpośrednia  w przypadku mo\
liwości jakości paliwa sprawiają, \
e silniki spalinowe są rzadko
sekundę, a moc w watach:
pomiaru ilości spalanego paliwa oraz jego średniej wykorzystywane jako główne z
ródło en. elektrycznej.
Nu
Mu =
wartości opałowej (kotły przy sprawności powy\
ej 80%). Wysokoprę\
ne silniki spalinowe dzięki krótkiemu
�
czasowi rozruchu oraz małym kosztom inwestycyjnym,
�K = QD/QB . 100%
- zu\
ycie paliwa - , kg/h. Ilość paliwa zu\
ywana
są stosowane jako jednostki szczytowe i rezerwowe.
B& Metoda pośrednia  z mo\
liwie dostateczną
przez silnik w ciągu 1 godziny, przy ustalonej wartości Dodatnią cechą zespołu silnik wysokoprę\
ny- prądnica
dokładnością nale\
y określić straty występujące w czasie
mocy całkowitej i ustalonych obrotach, jest krótki czas uruchamiania (kilkanaście sekund), niskie
pracy kotła,
- wydatek wody chłodzącej - Mw, kg/h. Ilośc wody zu\
ycie paliwa, oraz mo\
liwość zdalnego lub
�K = 100  ŁS [%]
chłodzącej doprowadzona do silnika w ciągu 1 godz., automatycznego uruchamiania.
konieczna do utrzymania właściwej temperatury
Obieg parowo wodny kotła:
elementów silnika przy ustalonych obrotach i mocy
Rys kotła!!
całkowitej. Je\
eli silnik ma kilka niezale\
nych obiegów
chłodzących, co ma miejsce zwykle w du\
ych
jednostkach (odrębne obiegi chłodzenia cylindrów,
głowic, kolektorów wydechowych, chłodnic oleju itd.),
przez wydatek wody chłodzącej rozumie się sumę
wydatków w poszczególnych obiegach,
2.Wielkości charakteryzujące wewn. pracę silnika:
informacje o tych wielkościach nie są potrzebne do
eksploatacji silnika, ale bądz
same słu\
ą jako wielkości
porównawcze, bądz
te\
są niezbędne do ich obliczenia
- moc indykowana  Ni, kW. Suma mocy rzeczywistych
procesów termodynamicznych realizowanych w
Z podgrzewacza wody znajdującego się w kanale spalin
poszczególnych cylindrach silnika, obliczona na
woda wpływa do walczaka. Dalej z walczaka rurami
podstawie wykresów indykatorowych,
opadowymi przez kolektory rozdzielające woda
moc strat mechanicznych  Nm, kW. Moc strat mech.
kierowana jest na ekrany ogrzewane, w których następuje
Określa się jako ró\
nicę mocy indykowanej i mocy
powstanie mieszanki parowo wodnej (oddzielenie pary
całkowitej:
od wody). Z tych ekranów para wypływa do części
Nm = Ni - Nc
parowej walczaka. Para następnie kierowana jest do
Moc ta zu\
ywana jest głównie na pokrycie strat tarcia
przegrzewacza konwekcyjnego następnie przegrzewacza
wynikających w obrotowych i suwliwych połączeniach
grodziowego dalej do przegrzewacza wylotowego
silnika,
(końcowego). Dalej para przegrzana kierowana jest do
- średnie ciśnienie indykowane  pi, bar. Pojęcie to
turbiny.
odnosi się albo do poszczególnych cylindrów, albo do
Powietrze podgrzewa się w ogrzewaczu obrotowym. Jest
całego silnika. W pierwszym przypadku przez średnie
podawane do palników a w części do młynów.
ciśnienie indykowane rozumie się średnią wartość
ciśnienia rzeczywistego obiegu roboczego danego
Pomiar temperatury w celu określenia straty
cylindra, wyznaczoną na podstawie wykresów
wylotowej:
indykatorowych. W drugim  średnią arytmetyczną ze
Pomiaru tego dokonujemy za ostatnim podgrzewaczem
średnich ciśnień indykowanych poszczególnych
(podgrzewacz powietrza).
cylindrów:
Bilans agregatu grzewczego(nagrzewnicy). VIESSMANN Wyznaczanie obrotów silnika (n)  bezpośrednio przy
Cel: ocena efektywności pracy, ilości ciepła, która jest u\
yciu mechanicznych, elektrycznych i elektronowych
potrzebna do nagrzania nagrzewnicy. tachometrów. Pośrednio stosując sumujące, mechaniczne
Qd = Qu + Q + Qr
str Równanie bilansowe kotła lub elektronowe liczniki obrotów. Obliczenie wartości n
. . . odbywa się wówczas według wzoru:
n = ró\
nica wskazań licznika / czas liczenia w minutach.
Q + Q2 = Q1+ Swyl + Sns + SR
pal
Moc u\
yteczna  je\
eli silnik mo\
e być podłączony do
Qpal  ciepło doprowadzone z paliwem
* Qd ciepło dostarczone z paliwem jakiegokolwiek hamulca: mechanicznego,
Q1  ciepło doprowadzone z wodą pierwotną
hydraulicznego lub elektrycznego.
Q2  ciepło doprowadzone z wodą do sieci
. . 2Ą
" r
r
Nu = l �" nh �" F [kW]
Q = Qw �" B
Q = B �" Q pal
d W
60000
"m
B = Je\
eli obroty hamulca określone są wielkością �h, a moc
�
silnika ma być podana w watach.
. .
"pal - metoda wagowa
Nu = �h l F [W]
"
B =
Qu = Q1 - Q2 = m �"cpw �"(t1 - t2)
w
Je\
eli silnik jest lub mo\
e być podłączony do generatora
�
o znanej charakterystyce
.
2"p �" �c
m = c �"
w
r Nel
4
QW =wartość opałowa paliwa
4 1- � Nu = [kW ]
�g
"p = "h �" g �"(�H 2 - �w)
*Qu ciepło u\
yteczne
Moc indukowana  Najdokładniej mo\
na mierzyć moc
.
"
indukowaną silników wolnobie\
nych, o obrotach do
Sw = m �" cpsp (tsp - t0 )
sp
około 200 na minutę. Stosuje się wówczas mechaniczne
Qu = V �" �p �"cP �" (tpg - tot)
gdzie: msp  masa spalin
indykatory sprę\
ynowe. Dla silników czterosuwowych
cpsp  ciepło właściwe spalin
V = wA
moc indykowana całego silnika równa jest sumie mocy
.
indykowanych poszczególnych cylindrów wg. Wzoru
2pd
"
Sw = V �" cpsp (tsp - t0 )
w =
1
�g
Ni = As�pi [kW]
. .
* Qstr straty ciepła 2
V = B(Vss +VH 2O)
Qstr = Qk+Qnz
Schematyczny wykres indykatorowy silnika
3
Qk strata wylotowa, Qnz strata niezupełnego spalania 22,42 �"c
czterosuwowego.
Vss = [m kg ]
12(CO �"CO2 ) pal
S
k
& &
22,42 3
Q = �" Q
k d
VH 2O = (9h + w) [m kg ]
100
18 pal
�(tsp -tot ) - wg wzoru Sigerta "
Swyl = B(Vss �" cpss +VH 2O �"cpH 2O )(tsp - t0) [kW ]
Sk =
CO2
CO
strata wylotowa związana jest z występowaniem CO2 w "
Sns = B �"Vss �"CO�"Qw [kW ]
spalinach. Jest to strata związana ze stratami ciepła w
SPRAWNOŚĆ KOTA
A
spalinach.
"
� - współczynnik zale\
ny od rodzaju paliwa i zawartości
Qu
�k =
CO2
Qpal
Wykres indykatorowy dwusuwowego silnika
wysokoprę\
nego.
NAGRZEWNICA
Snz
& &
Qnz = �" Qd
100
t0
r
& tp
B�"VSS �"QwCO�"CO
Snz =
&
mw, t2
Qd
. . . .
Strata niezupełnego spalania związana jest z
"
Q1+ Q = Q2 + Q + S
p1 p2
występowaniem w spalinach CO
* Qr reszta strat . .
Qu = Q + S
p
Sr
&
Qr = �" Qd .
100 Qp = m �"cpp (tp - t0)
p
Sr=100-�-Sk-Snz
SPRAWNOŚĆ NAGRZEWNICY W silnikach dwusuwowych:
*sprawność agregatu grzewczego
Ni = Nw  Np [kW]
Qp
Q
u �N =
� = �" 100
Qu
Godzinowe zu\
ycie paliwa  Mierzy się najczęściej
Q
d
metodami objętościowymi.
SPRAWNOŚĆ UKA
ADU
Stanowisko pomiarowe
Wydatek wody chłodzącej  3 sposoby
Qp
- przy rurociągach wodnych o średnicy d
�u = = hk �"�N
>= 50mm, metodą zwę\
kową.
Qpal
- przy małych ilościach wody, przez
zbieranie jej w naczynie podstawione
pod wyloty rurociągów i następnie
wa\
enie.
- przez pomiar za pomocą naczynia
wypływowego, zaopatrzonego w dyszę
wywzorowaną.
Pomiar temperatury wylotu spalin  wyznacza się za
pomocą termometrów rtęciowych, oporowych lub
termoelektrycznych. Mierzy się w głównym rurociągu
spalinowym, w odległości około 5 średnic od wylotu
kolektora wydechowego.
Pomiar temperatury wody chłodzącej  termometr
rtęciowy. Powinny być umieszczone w pobli\
u wlotów
do poszczególnych obiegów wody chłodzącej lub na
wspólnym.
Analiza spalin  przeprowadza się ją za pomocą aparatu
Orsata. Na miejscu, bądz
w trakcie trwania pomiaru, bądz

w laboratorium na podstawie pobranych próbek spalin.
W badaniach specjalistycznych, chromatograf oraz
metody kolorymetryczne.
Wymagania dotyczące ruchu silnika  stały w trakcie
trwania pomiarów ruch silnika.