Из всего количества располагаемого тепла топлива, вводимого в двигатель для сгорания, часть переходит в полезную работу, а остальная расходуется на тепловые и механические потери.

Уравнение равновесия между теплом топлива, вводимого в дви­гатель для сгорания, и теплом, перешедшим в полезную работу и тепловые потери, называется тепловым балансом двигателя. Тепловой баланс составляют по данным испытания двигателя на установившемся тепловом режиме. Обычно составляют удельный тепловой баланс, т. е. отнесенный к единице эффективной работы в джоулях (или в процентах).

Уравнение удельного теплового баланса имеет вид:

где q — расчетное количество тепла, затрачиваемое для получе­ния 1 дж работы; q_е — тепло, преобразованное в эффективную работу и равное

q_г — тепло, отводимое отработавшими газами. Оно может быть определено по приближенной формуле

(С и Н — содержание углерода и водорода в 1 кг топлива; СO₂ — процентное содержание по объему углекислоты в отработавших газах; Т_г и Т_о — температуры отработавших газов и свежего за­ряда, поступающего в цилиндр);

q_в, q_м — тепло, унесенное охлаждающей водой и маслом:

(G_в, G_м — расход охлаждающей воды и масла, кг/сек; t_ву, t_му— температуры уходящих воды и масла, °С; t_вв, t_мв — температуры входящих воды и масла, °С; с_в, с_м— средние массовые теплоемкости воды и масла; N_e— эффективная мощность дви­гателя, вт); q_т — тепло, эквивалентное работе, затрачиваемой на преодоление сил трения и на привод механизмов:

(большая часть тепла q_т передается ох­лаждающей воде и маслу, охлаждаю­щему поршень. Тепло, образующееся в подшипниках, передается циркуляци­онному маслу; часть q_т путем лучеиспус­кания передается в окружающую среду);

q_н и q_л — потери тепла от неполноты сгорания топлива и в ок­ружающую среду путем лучеиспускания. Последние три слагаемых теплового баланса q_т, q_н, q_л точному расчету не поддаются, их сумму обозначают q_ост = q_т + q_н + q_л и называют неувязкой баланса

q = q_e + q_г + q_в + q_м + q_ост.     (159а)

Диаграмма баланса тепла двигателя показана на рис. 212. По опытным данным:

Из приведенных значений следует, что наибольшее количество тепла уносится охлаждающей водой и уходящими газами. По ис­пользованию последних внедряют ряд мероприятий.

Воду, выходящую из двигателей, можно использовать как греющую среду в различных теплообменных аппаратах (подогре­вателях воды, топлива и масла). Однако эффективность такого использования, несмотря на отсутствие технических трудностей, не­значительна, главным образом из-за низкой температуры подо­грева, которая может быть достигнута только за счет тепла ох­лаждающей ДВС воды. Задача решается установкой дополнитель­ного парового подогревателя. Все большее распространение на теплоходах получает применение тепла охлаждающей воды в ва­куумных опреснительных установках, где низкий потенциал 'по­зволяет повысить к. п. д. установки на 0,5—0,7%. Особенно эф­фективно действие тепла охлаждающей воды в замкнутых системах при так называемом горячем охлаждении, когда темпе­ратура воды с использованием повышенного противодавления до­водится до 150° С.

Тепло выпускных газов можно применять в утилизационных котлах. Это дает возможность повысить общий к. п. д. установки на 8—10% и получить пар низкого давления (0,3—0,7 Мн/м²) для бытовых нужд. Полезное использование тепла выпускных газов составляет при 80%-ной нагрузке 1400 дж/(квт?ч) у четырех­тактных и около 820 дж/(квт?ч) у двухтактных двигателей.