空气热机
空气热机实验
空气热机实验 热机是将热能转换为机械能的机器。历史上对热机循环过程及热机效率的研究为热力学第二定律的确立起了奠基性的作用。斯特林1816年发明的空气热机，以空气作为工作介质，是最古老的热机之一。虽然现在已发展了内燃机，燃气轮机等新型热机，但空气热机结构简单，便于帮助理解热机原理与卡诺循环等热力学知识。 【实验目的】 空气热机原理、卡诺循环、卡诺定理 【实验原理】 空气热机的结构及工作原理可用图1说明。热机主机由高温区，低温区，工作活塞及汽缸，位移活塞及汽缸，飞轮，连杆，热源等部分组成。 图1 空气热机工作原理 对于循环过程可逆的理想热机，热功转换效率： η = A/Q1 =（Q1-Q2）/Q1=（T1-T2）/T1 = ΔT/ T1 实际热机：η≦ΔT/ T1 正比于ΔT/n，n为热机转速，η正比于热机每一循环从热源吸收的热量Q 1 及ΔT均可测量，测量不同冷热端温度时的nA/ΔT，观察它n A/ΔT。n，A，T 1 的关系，可验证卡诺定理。 与ΔT/ T 1 当热机带负载时，热机向负载输出的功率可由力矩计测量计算而得，且热机实际输出功率的大小随负载的变化而变化。在这种情况下，可测量计算出不同负载大小时的热机实际效率。 【实验仪器】 ZKY-RJ型空气热机实验仪、示波器
【实验内容】 1．测量不同冷热端温度时的热功转换值（表1），作nA/ΔT 与ΔT/ T 1的关系图， 验证卡诺定理。 2．测量热机输出功率随负载及转速的变化关系（表2），作图分析。 【注意事项】 1．加热端在工作时温度很高，而且在停止加热后1小时内仍然会有很高温度， 请小心操作，否则会被烫伤。 2．热机在没有运转状态下，严禁长时间大功率加热，若热机运转过程中因各种 原因停止转动，必须用手拨动飞轮帮助其重新运转或立即关闭电源，否则会损坏仪器。 3．热机汽缸等部位为玻璃制造，容易损坏，请谨慎操作。 4．记录测量数据前须保证已基本达到热平衡，避免出现较大误差。等待热机稳 定读数的时间一般在10分钟左右。 5．在读力矩的时候，力矩计可能会摇摆。这时可以用手轻托力矩计底部，缓慢 放手后可以稳定力矩计。如还有轻微摇摆，读取中间值。 6．飞轮在运转时，应谨慎操作，避免被飞轮边沿割伤。
热机论文
Air heat engine experiment Name: Student Id: College: Major: Abstract：To do this experiment is in order to make us understand the emission of Air heat engine and receive the component the principle, and through the experiment we should complete the rotarion of Air heat engine and realizes the process of function conversion of the air heat engine. keywords：Air heat engine function conversion 姓名：学号： 学院：专业： 摘要:这个实验能使我们了解空气热机做功原理，通过实验我们应该完成空气热机的转动和理解工作原理，并了解空气热机功能转换的过程。 关键词：空气热机功能转换 空气热机实验报告 热机是将热能转换为机械能的机器。历史上对热机循环过程及热机效率的研究，曾为热力学第2定律的确立起了奠基性的作用。斯特林1816年发明的空气热机，以空气作为工作介质，是最古老的热机之一。虽然现在已发展了内燃机，燃气轮机等新型热机，但空气热机结构简单，便于帮助理解热机原理与卡诺循环等热力学中的重要内容。 一、实验原理 热机主机由高温区，低温区，工作活塞及汽缸，位移活塞及汽缸，飞轮，连杆，热源等部分组成。 热机中部为飞轮与连杆机构，工作活塞与位移活塞通过连杆与飞轮连接。飞轮的下方为工作活塞与工作汽缸，飞轮的右方为位移活塞与位移汽缸，工作汽缸与位移汽缸之间用通气管连接。位移汽缸的右边是高温区，可用电热方式或酒精灯加热，位移汽缸左边有散热片，构成低温区。 工作活塞使汽缸内气体封闭，并在气体的推动下对外做功。位移活塞是非封闭的占位活塞，其作用是在循环过程中使气体在高温区与低温区间不断交换，气体可通过位移活塞与位移汽缸间的间隙流动。工作活塞与位移活塞的运动是不同步的，当某一活塞处于位置极值时，它本身的速度最小，而另一个活塞的速度最
空气热机
实验报告 物理系 08级 姓名：XXX 学号：198200XXXXXXXX 实验题目：空气热机 一、实验原理 热机是将热能转换为机械能的机器，斯特林1816年发明的空气热机，以空气作为工作介质，是最古老的热机之一。虽然现在已发展了内燃机，燃气轮机等新型热机，但空气热机结构简单，便于帮助理解热机原理与卡诺循环等热力学中的重要内容，是很好的实验教学仪器。 1．热机发电原理 空气热机的结构及工作原理可用图1说明。热机主机由汽缸、高温区、低温区、工作活塞、位移活 塞、飞轮、连杆等部分组成。 汽缸的上部有螺旋状的加 热电阻，构成高温区，汽缸下部 为水冷的低温区。汽缸下面的活 塞是工作活塞，它使汽缸内气体 封闭，并在气体的推动下对外做功。工作活塞上面是位移活 塞，它是半封闭活塞，气体可 通过其中间圆柱内充塞的细 铜丝流动，其作用是在循环过 程中使气体在高温区与低温 区间不断交换，并在通过铜丝 时预冷（热）。 工作活塞与位移活塞通 过连杆与飞轮连接，相位相差 90度，当某一活塞处于位置极 值时，它本身的位置变化率最 小，而另一个活塞的位置变化 率最大。在作热机工作时，位 移活塞超前工作活塞90度。当工作活塞处于最顶端时，位移活塞迅速下移，使汽缸内气 体向高温区流动，如图1 a 所 示；进入高温区的气体温度升高，使汽缸内压强增大并推动工作活塞向下运动，如图1 b 所示， 在此过程中热能转换为飞轮转动的机械能；工作活 塞在最底端时，位移活塞迅速 上移，使汽缸内气体向低温区 流动，如图1 c 所示；进入低 温区的气体温度降低，使汽缸 图 3 空气热机实验装置 空气热机 位移传感器 变 压器 图 1 热机结构及原理图 图2 作为热泵和制冷机操作热空气发动机的操作原理： 上图为热泵、下图为冷泵
空气热机实验报告范文
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空气热机实验报告范文 前言语料：温馨提醒，报告一般是指适用于下级向上级机关汇报工作，反映情况，答复上级机关的询问。按性质的不同，报告可划分为：综合报告和专题报告；按行文的直接目的不同，可将报告划分为：呈报性报告和呈转性报告。体会指的是接触一件事、一篇文章、或者其他什么东西之后，对你接触的事物产生的一些内心的想法和自己的理解 本文内容如下：【下载该文档后使用Word打开】 篇一：空气热机实验论文报告 摘要：热机是将热能转换为机械能的装置，空气热机结构简单、便于操作。空气热机实验通过对空气热机探测仪、计算机等操作来理解空气热机原理及循环过程。通过电加热器改变热端温度测量热功转换值，作出nA/ΔT与ΔT/T1的关系图，验证卡诺定理。逐步改变力矩大小来改变热机输出功率及转速，计算、比较热机实际转化效率。试验表明:在一定误差范围内,随热端温度升高nA/ΔT与ΔT/T1的关系呈现性变化，验证卡诺定理。热端温度一定时输出功率随负载增大而变大，转速而减小。 关键词：卡诺定理;空气热机;卡诺循环 热机是将热能转换为机械能的机器。历史上对热机循环过程及热机效率的研究为热力学第二定律的确立起了奠基性的作用。斯特林1816年发明的空气热机，以空气作为工作介质，是最古老的热机之一。虽然现在已发展了内燃机，燃气轮机等新型热机，
但空气热机结构简单，便于帮助理解热机原理与卡诺循环等热力学知识。空气热机的结构如图一所示，热机主机主要有高温区、低温区、工作活塞和位移活塞、气缸、飞轮、连杆，热源等组成。 由电热方式加热位移活塞，其作用是在循环过程中使气体在高温区与低温区间不断交换，气体可通过位移活塞与位移气缸间的间隙流动，提高高温与低温间的温度差可以提高热机效率。位移活塞与工作活塞通过连杆与飞轮连接，他们的运动是不同步的，其中一个处于极值时，速度最小，另一个活塞速度最大。 图一空气热机工作原理示意图 当工作活塞向下移时，位移活塞迅速左移，使汽缸内气体向高温区流动，如图1a所示；进入高温区的气体温度升高，使汽缸内压强增大并推动工作活塞向上运动，如图1b所示，在此过程中热能转换为飞轮转动的机械能；工作活塞向顶端移动时，位移活塞迅速右移，使位移汽缸内气体向低温区流动，如图1c所示；进入低温区的气体温度降低，使汽缸内压强减小，同时工作活塞在飞轮惯性力的作用下向下运动，完成循环，如图1d所示。在一次循环过程中气体对外所作净功等于P-V图所围的面积。 根据卡诺对热机效率的研究而得出的卡诺定理，对于可逆循环的理想热机，热功转换效率为： A/Q1Q1Q2/Q1(T1T2)/T1T/T1 式中A为每一个循环中热机做的功，Q1为热机每一循环从热源吸收的热量，Q2为热机每一个循环向冷源放出的热量，T1为热源的绝对温度，T2为冷源的绝对温度。
热机试验
热机实验 热机是将热能转换为机械能的机器。历史上对热机循环过程及热机效率的研究，曾为热力学第二定律奠基了基础。斯特林1816年发明的空气热机，以空气作为工作介质，是最古老的热机之一。 【实验目的】 1．理解热机原理及循环过程 2．测量不同冷热端温度时的热功转换值，验证卡诺定理 3．测量热机输出功率随负载及转速的变化关系，计算热机实际效率 【实验仪器】 空气热机实验仪，空气热机测试仪，电加热器及电源，计算机 【实验原理】 热机主机由高温区，低温区，工作活塞及汽缸，位移活塞及汽缸，飞轮，连杆，热源等部分组成。 热机中部为飞轮与连杆机构，工作活塞与位移活塞通过连杆与飞轮连接。飞轮的下方为工作活塞与工作汽缸，飞轮的右方为位移活塞与位移汽缸，工作汽缸与位移汽缸之间用通气管连接。位移汽缸的右边是高温区，可用电热方式或酒精灯加热，位移汽缸左边有散热片，构成低温区。 工作活塞使汽缸内气体封闭，并在气体的推动下对外做功。位移活塞是非封闭的占位活塞，其作用是在循环过程中使气体在高温区与低温区间不断交换，气体可通过位移活塞与位移汽缸间的间隙流动。工作活塞与位移活塞的运动是不同步的，当某一活塞处于位置极值时，它本身的速度最小，而另一个活塞的速度最大。 图1 空气热机工作原理 当工作活塞处于最底端时，位移活塞迅速左移，使汽缸内气体向高温区流动，如图1 a所示；进入高温区的气体温度升高，使汽缸内压强增大并推动工作活塞向上运动，如图1 b 所示，在此过程中热能转换为飞轮转动的机械能；工作活塞在最顶端时，位移活塞迅速右移，使汽缸内气体向低温区流动，如图1 c 所示；进入低温区的气体温度降低，使汽缸内压强减小，同时工作活塞在飞轮惯性力的作用下向下运动，完成循环，如图1 d 所示。在一次循环过程中气体对外所作净功等于P-V图所围的面积。 根据卡诺对热机效率的研究而得出的卡诺定理，对于循环过程可逆的理想热机，热功转换效率： η = A/Q1 =（Q1-Q2）/Q1=（T1-T2）/T1 = ΔT/ T1 式中A为每一循环中热机做的功，Q 1为热机每一循环从热源吸收的热量，Q 2 为热机每一循环向冷源放出的热量，T 1为热源的绝对温度，T 2 为冷源的绝对温度。 实际的热机都不可能是理想热机，由热力学第2定律可以证明，循环过程不可逆的实际热机，其效率不可能高于理想热机，此时热机效率：
四川大学空气热机实验报告
综合设计与创新物理实验空气热机实验报告 学院: XX学院 学生姓名: XX 学号: XX 二零XX年X月X日
空气热机实验报告 摘要：空气热机是利用空气不同温度的空气导致不同气压的原理，使空气产生流动从而将热能转换为机械能的机器。本实验测量了不同的冷热端温度时的热功转换值及热机输出功率随负载及转速的变化关系，验证了卡诺定理，探讨出热机效率的影响因素。 关键词：空气热机卡诺定理热工转换输出功率 1 实验过程 1.1 实验原理 空气热机主机由高温区，低温区，工作活塞及气缸，位移活塞及气缸，飞轮，连杆，热源等部分组成。工作活塞使气缸内气体封闭，并在气体的推动下向外做功。当工作活塞处于最低端时，位移活塞迅速左移，使气缸内气体向高温区流动；进入高温区的气体温度升高，使气缸内压强增大并推动工作活塞向上运动，在此过程中热能转换为飞轮转动的机械能；工作活塞处于最顶端时，位移活塞迅速右移，使气缸内气体向低温区流动，进入低温区的气体温度降低，使气缸内压强减小，同时工作活塞在飞轮惯性力的作用下向下移动，完成循环。 卡诺根据对热机效率的研究而得出了卡诺定理。对于循环过程可逆的理想热机，热机转换效率： η=A/Q1=(Q1-Q2)/Q1=(T1-T2)T1=△T/T1 实际的热机都不可能是理想热机，由力学第2定律可以证明，循环过程不可逆的实际热机，其效率不可能高于理想热机，此时热机效率： η≤△T/T1 卡诺定理指出了提高热机效率的途径，就过程而言，应当使实际的不可逆机尽量接近可逆机。就温度而言，应尽量的提高冷热源的温度差。 当热机带负载时，热机向负载输出的功率可由力矩计测量而得，且热机实际输出功率的大小随负载的变化而变化。 1.2 实验设备 1）空气热机实验仪（电加热型热机实验仪） 2）电加热器电源 3）双跟踪示波器 1.3 实验方法 1)测量不同冷热温度时的热功转换值 根据说明将各部分仪器连接起来，取下力矩计。打开电源，取下力矩计，将加热电压加到第11档（36伏左右），等待约6-10分钟，待加热电阻丝已发红后，用手顺时针拨动飞轮，使热机运转起来（热机测试仪显示的温差△T在100度以上时易于启动）。 减小加热电压至第一档（24伏左右），调节示波器，观察压力和容积信号，以及压力和容积信号之间的相位关系等，并把P-V图调节到最适合观察的位置。等待约10分钟，温度
空气热机实验报告范文.doc
空气热机实验报告范文 篇一：空气热机实验论文报告 摘要：热机是将热能转换为机械能的装置，空气热机结构简单、便于操作。空气热机实验通过对空气热机探测仪、计算机等操作来理解空气热机原理及循环过程。通过电加热器改变热端温度测量热功转换值，作出nA/ΔT与ΔT/ T1的关系图，验证卡诺定理。逐步改变力矩大小来改变热机输出功率及转速，计算、比较热机实际转化效率。试验表明:在一定误差范围内,随热端温度升高nA/ΔT与ΔT/ T1的关系呈现性变化，验证卡诺定理。热端温度一定时输出功率随负载增大而变大，转速而减小。 关键词：卡诺定理;空气热机;卡诺循环 热机是将热能转换为机械能的机器。历史上对热机循环过程及热机效率的研究为热力学第二定律的确立起了奠基性的作用。斯特林1816年发明的空气热机，以空气作为工作介质，是最古老的热机之一。虽然现在已发展了内燃机，燃气轮机等新型热机，但空气热机结构简单，便于帮助理解热机原理与卡诺循环等热力学知识。空气热机的结构如图一所示，热机主机主要有高温区、低温区、工作活塞和位移活塞、气缸、飞轮、连杆，热源等组成。 由电热方式加热位移活塞，其作用是在循环过程中使气体在高温区与低温区间不断交换，气体可通过位移活塞与位移气缸间的间隙流动，提高高温与低温间的温度差可以提高热机效率。位移活塞与工作活塞通过连杆与飞轮连接，他们的运动是不同步的，其中一个处于极值时，速度最小，
另一个活塞速度最大。 图一空气热机工作原理示意图 当工作活塞向下移时，位移活塞迅速左移，使汽缸内气体向高温区流动，如图1 a所示；进入高温区的气体温度升高，使汽缸内压强增大并推动工作活塞向上运动，如图1 b 所示，在此过程中热能转换为飞轮转动的机械能；工作活塞向顶端移动时，位移活塞迅速右移，使位移汽缸内气体向低温区流动，如图1 c所示；进入低温区的气体温度降低，使汽缸内压强减小，同时工作活塞在飞轮惯性力的作用下向下运动，完成循环，如图1 d 所示。在一次循环过程中气体对外所作净功等于P-V图所围的面积。 根据卡诺对热机效率的研究而得出的卡诺定理，对于可逆循环的理想热机，热功转换效率为： A/Q1Q1Q2/Q1(T1T2)/T1T/T1 式中A为每一个循环中热机做的功，Q1为热机每一循环从热源吸收的热量，Q2为热机每一个循环向冷源放出的热量，T1为热源的绝对温度，T2为冷源的绝对温度。 由于热量损失，实际的热机都不可能是理想热机，循环过程也不是可逆的，所以热机转化效率： T/T1，只要使循环过程接近可逆循环，就是尽量提高冷源与热源的温度差。 热机循环过程从热源吸收的热量正比于nA/T，n为热机转速，所以：正比于nA/T。测量不同热 端温度时的nA/T，观察与T/T1的关系，可验证卡诺定理。同一功
空气热机实验仪软件操作说明书
ZKY-RJ 空气热机实验仪 软件操作说明书 成都世纪中科仪器有限公司
第一章概述 1 1.1软件的功能 1 1.2本系统的运行环境。 1 1.2.1 硬件运行环境 1 1.2.1 软件运行环境 1 1.2.3本系统的安装方法。 2 第二章操作方法 2 2.1具体操作说明 2 2.1.1 系统初始条件 2 2.1.2 系统启动 2 2.1.3 各功能操作说明 3 第一章概述 1.1软件的功能 本软件能够将空气热机实验装置的气缸容积及压力随转动的信号盘的转角(即汽缸中的飞轮盘运动的角度)以实时地显示出来。同时能够自动得到气缸运动一周的容积－压力变化曲线图，并自动计算出该容积－压力变化曲线图所围成的面积。与此同时，能够得到热机实验仪上显示的所有数据，如T1和T2和ΔT、热机转速。 1.2本系统的运行环境 1.2.1 硬件运行环境 CPU：PⅣ 400MHz 以上； 内存：256MB以上； 显卡：支持800Χ600以上； RS232串行口。
1.2.1 软件运行环境 操作系统： WindowsNT4.0或WindowsXP以上； 1.2.3本系统的安装方法 本系统的安装程序为一张光盘。安装本系统时，需运行Setup.exe，然后根据安装向导的提示完成安装即可。 第二章操作方法 2.1具体操作说明 2.1.1 系统初始条件 初始条件：在空气热机实验仪已经开启，空气热机实验装置正常运转 2.1.2 系统启动 在空气热机实验仪已经开启，空气热机实验装置正常运转后，用键 盘或鼠标激活“开始 → 程序 → 中科教仪-空气热机 →空气热机实验”(具体操作方法请查阅有关WINDOWS95、WINDOWS98或WINNT的相关章
空气热机实验原理介绍
空气热机实验实验原理介原理介原理介绍绍 热机是机是将将热能转换为转换为机械能的机器。机械能的机器。机械能的机器。历历史上史上对热对热对热机循机循机循环过环过环过程及程及程及热热机效率的机效率的研研究，曾究，曾为热为热为热力力学第2定律的定律的确确立 起了奠基性的作用。斯特林1816年发明的空明的空气气热机，以空机，以空气气作为工作介工作介质质，是最古老的，是最古老的热热机之一。机之一。虽虽然现在已 发展了展了内内燃机，燃燃机，燃气气轮机等新型机等新型热热机，但空机，但空气气热机结构简单简单，便于，便于，便于帮帮助理解助理解热热机原理机原理与与卡诺循环等热力学中的重要重要内内容，是很好的容，是很好的热热学实验实验教教学仪器。 【实验实验目的】目的】 1．理解理解热热机原理及机原理及热热循环过环过程程 2．测量不同量不同输输入功率（冷入功率（冷热热端温差改差改变变）下）下热热功转换转换效率，效率，效率，验证验证验证卡卡诺定理 3．测量热机输出功率出功率随随负载负载的的变化关系，系，计计算热机实际实际效率效率 【实验仪实验仪器】器】 空气热机，机，热热源（可源（可选择电选择电选择电加加热或酒精或酒精灯灯加热），），热热机实验仪实验仪，，计算机（或示波器），力矩算机（或示波器），力矩计计 【实验实验原理】原理】 空气热机的机的结结构及工作原理可用及工作原理可用图图1说明。明。热热机主机由高机主机由高温区温区温区，低，低，低温区温区温区，工作活塞及汽缸，位移活塞及汽，工作活塞及汽缸，位移活塞及汽缸，缸，飞轮飞轮飞轮，，连杆，杆，热热源等部分源等部分组组成。 热机中部机中部为飞轮为飞轮为飞轮与与连杆机杆机构构，工作活塞，工作活塞与与位移活塞通位移活塞通过连过连过连杆杆与飞轮连飞轮连接。接。接。飞轮飞轮飞轮的下方的下方的下方为为工作活塞工作活塞与与工作汽缸，缸，飞轮飞轮飞轮的右方的右方的右方为为位移活塞位移活塞与与位移汽缸，工作汽缸位移汽缸，工作汽缸与与位移汽缸之位移汽缸之间间用通用通气气管连接。位移汽缸的右接。位移汽缸的右边边是高是高温区温区温区，，可用可用电热电热电热方式或酒精方式或酒精方式或酒精灯灯加热，位移汽缸左，位移汽缸左边边有散有散热热片，片，构构成低成低温区温区温区。。 工作活塞使汽缸工作活塞使汽缸内内气体封体封闭闭，并在气体的推体的推动动下对外做功。位移活塞是非封外做功。位移活塞是非封闭闭的占位活塞，其作用是在循环过环过程中使程中使程中使气气体在高体在高温区温区温区与与低温区温区间间不断交换，气体可通体可通过过位移活塞位移活塞与与位移汽缸位移汽缸间间的间隙流隙流动动。工作活塞。工作活塞与与位移活塞的移活塞的运动运动运动是不同是不同是不同步步的，的，当当某一活塞某一活塞处处于位置于位置极值极值极值时时，它本身的速度最小，而本身的速度最小，而另另一个活塞的速度最大。 图1空气热机工作原理 当工作活塞工作活塞处处于最底端于最底端时时，位移活塞迅速左移，使汽缸，位移活塞迅速左移，使汽缸内内气体向高体向高温区温区温区流流动，如，如图图1 a 所示；所示；进进入高入高温区温区温区的的气体温度升高，使汽缸度升高，使汽缸内内压强增大增大并并推动工作活塞向上工作活塞向上运动运动运动，如，如，如图图1 b 所示，在此在此过过程中程中热热能转换为飞轮转动的机械能；工作活塞在最的机械能；工作活塞在最顶顶端时，位移活塞迅速右移，使汽缸，位移活塞迅速右移，使汽缸内内气体向低体向低温区温区温区流流动，如，如图图1 c 所示；所示；进进入低入低温温 区的气体温度降低，使汽缸度降低，使汽缸内内压强减小，同小，同时时工作活塞在工作活塞在飞轮惯飞轮惯飞轮惯性力的作用下向下性力的作用下向下性力的作用下向下运动运动运动，完成循，完成循，完成循环环，如，如图图1 d 所示。在一次循所示。在一次循环过环过环过程中程中程中气气体对外所作外所作净 净功等于P-V 图所围的面的面积积。根据根据卡卡诺对热诺对热机效率的机效率的机效率的研研究而得出的究而得出的卡卡诺定理，热机的机的热热功转换转换效率：效率： η ∝（T 1-T 2）/T 1 = ΔT/ T 1 式中式中T T 2为冷源的冷源的绝对绝对绝对温温度，度，T T 1为热为热源的源的源的绝对绝对绝对温温度，度，热热机冷机冷热热源的源的温温度比度比值值越小，越小，热热机的机的热热功效率越高。本实验实验中，中，中，电热电热电热功率可以功率可以功率可以计计算，由算，由热热能转换转换的机械功率由的机械功率由P-V 图面积与热机每秒转速相乘而得，速相乘而得，测测量并计算不同冷算不同冷热热端温度时热时热功功转换转换效率，可效率，可效率，可验证验证验证卡卡诺定理。 当热机带负载时带负载时，，热机向机向负载输负载输负载输出的功率可由力矩出的功率可由力矩出的功率可由力矩计测计测计测量量计算而得，且算而得，且热热机实际输实际输出功率的大小出功率的大小出功率的大小随随负载负载的的变化而化而变变化。在化。在这这种情况下，可同下，可同时测时测时测量量计算出不同算出不同负载负载负载大小大小大小时时的热功转换转换效率和效率和效率和热热机实际实际效率。效率。 【仪器介器介绍绍】 1. 实验实验装装置介置介绍绍 整套实验实验装装置以置以电电加热器为例进行介绍，如，如图图2所示。
空气热机实验报告
利用空气热机验证卡诺定理 田群王静菊 （中国海洋大学海洋环境学院海洋气象系，山东青岛，266100） 摘要：本文介绍了利用空气热机验证卡诺定理的原理和方法。得到实验结果与卡诺定理的理论值基本一致，并对产生误差的原因做了讨论。 关键词：卡诺定理；空气热机；热效率 卡诺定理（Carnot Theorem）是法国物理学家尼古拉·卡诺（Nicolas Carnot）在前人工作的基础上于1924年提出的。此定理说明热机的最大热功率只与高温热源与低温热源之间的温度差有关，即： T C 为低温热源的绝对温度，T H 为高温热源的绝对温度[1]。空气热机是以空气为工作物质的热机，在1816年由伦敦牧师罗伯特·斯特林（Robert Stirling）发明，因此又称为“斯特林发动机”，是最古老的热机之一[2]。本文将利用空气热机验证卡诺定理，并对空气热机的效率低于卡诺热机效率的原因做一些分析。 1空气热机的工作原理 空气热机的工作部分结构如图1，工作活塞使汽缸内气体封闭，并在气体的推动下对外做功。位移活塞是非封闭的占位活塞，其作用是在循环过程中使气体在高温区与低温区间不断交换，气体可通过位移活塞与位移汽缸间的间隙流动。工作活塞与位移活塞的运动是不同步的，当某一活塞处于位置极值时，它本身的速度最小，而另一个活塞的速度最大。当工作活塞处于最底端时，位移活塞迅速左移，使汽缸内气体向高温区流动，如图1a所示；进入高温区的气体温度升高，使汽缸内压强增大并推动工作活塞向上运动，如图1b 所示，在此过程中热能转换为飞轮转动的机械能；工作活塞在最顶端时，位移活塞迅速右移，使汽缸内气体向低温区流动，如图1c 所示；进入低温区的气体温度降低，使汽缸内压强减小，同时工作活塞在飞轮惯性力的作用下向下运动，完成循环如图1d所示。
空气热机实验论文报告
空气热机试验 摘要：热机是将热能转换为机械能的装置，空气热机结构简单、便于操作。空气热机实验通过对空气热机探测仪、计算机等操作来理解空气热机原理及循环过程。通过电加热器改变热端温度测量热功转换值，作出nA/ΔT 与ΔT/ T1的关系图，验证卡诺定理。逐步改变力矩大小来改变热机输出功率及转速，计算、比较热机实际转化效率。试验表明:在一定误差范围内,随热端温度升高nA/ΔT 与ΔT/ T1的关系呈现性变化，验证卡诺定理。热端温度一定时输出功率随负载增大而变大，转速而减小。 关键词：卡诺定理;空气热机;卡诺循环 引言: 热机是将热能转换为机械能的机器。历史上对热机循环过程及热机效率的研究为热力学第二定律的确立起了奠基性的作用。斯特林1816年发明的空气热机，以空气作为工作介质，是最古老的热机之一。虽然现在已发展了内燃机，燃气轮机等新型热机，但空气热机结构简单，便于帮助理解热机原理与卡诺循环等热力学知识。 空气热机的结构如图一所示，热机主机主要有高温区、低温区、工作活塞和位移活塞、气缸、飞轮、连杆，热源等组成。 由电热方式加热位移活塞，其作用是在循环过程中使气体在高温区与低温区间不断交换，气体可通过位移活塞与位移气缸间的间隙流动，提高高温与低温间的温度差可以提高热机效率。位移活塞与工作活塞通过连杆与飞轮连接，他们的运动是不同步的，其中一个处于极值时，速度最小，另一个活塞速度最大。 图一 空气热机工作原理示意图 当工作活塞向下移时，位移活塞迅速左移，使汽缸内气体向高温区流动，如图1 a 所示；进入高温区的气体温度升高，使汽缸内压强增大并推动工作活塞向上运动，如图1 b 所示，在此过程中热能转换为飞轮转动的机械能；工作活塞向顶端移动时，位移活塞迅速右移，使位移汽缸内气体向低温区流动，如图1 c 所示；进入低温区的气体温度降低，使汽缸内压强减小，同时工作活塞在飞轮惯性力的作用下向下运动，完成循环，如图1 d 所示。在一次循环过程中气体对外所作净功等于P-V 图所围的面积。 根据卡诺对热机效率的研究而得出的卡诺定理，对于可逆循环的理想热机，热功转换效率为： ()11211211//)(//A T T T T T Q Q Q Q ?=-=-==η 式中A 为每一个循环中热机做的功，1Q 为热机每一循环从热源吸收的热量，2Q 为热机每一个循环向冷源放出的热量，1T 为热源的绝对温度，2T 为冷源的绝对温度。 由于热量损失，实际的热机都不可能是理想热机，循环过程也不是可逆的，所以热机转化效率：
四川大学 创新型物理实验 空气热机实验
空气热机实验 1143092146 付美梅 (轻纺与食品学院轻化工程） 摘要：本实验利用空气热机测量不同冷热端温度时的热功转换值，验证卡诺定理；后又测量热机输出功率随负载及转速的变化关系，计算热机实际效率。最后，由此实验得到的一些创新想法。 关键词：空气热机；卡诺定理；热机效率；余热再用；火法冶金；鼓风；转鼓；风扇 热机[2]是将热能转换为机械能的机器。斯特林1816年发明的空气热机，以空气作为工作介质，是最古老的热机之一。其结构简单，便于帮助理解热机原理与卡诺循环等热力学中的重要内容，是很好的热学实验教学仪器。 卡诺定理[3]是卡诺1824年提出来的，其表述如下： （1）在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆热机，其效率都相等，与工作物质无关,与可逆循环的种类也无关。 （2）在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切不可逆热机，其效率都小于可逆热机的效率。 1 实验原理[1] 空气热机的结构及工作原理可用图1说明。热机主机由高温区，低温区，工作活塞及汽缸，位移活塞及汽缸，飞轮，连杆，热源等部分组成。 空气在高温区和低温区间不断交换，使汽缸内压强不断变化，从而推动位移活塞和工作活塞的循环移动。 图1 空气热机工作原理 （1）对于循环过程可逆的理想热机，热功转换效率：η = A/Q1 =（Q1-Q2）/Q1=（T1-T2）/T1= ΔT/ T1而实际热机：η ≦ΔT/ T1 热机每一循环从热源吸收的热量Q1正比于ΔT/n，n为热机转速，η正比于nA/ΔT。而n，A，T1及ΔT 均可测量，测量不同冷热端温度时的nA/ΔT，观察它与ΔT/ T1的关系，即可验证卡诺定理。 （2）当热机带负载时，热机向负载输出的功率可由力矩计测量计算而得，且热机实际输出功率的大小随负载的变化而变化。在这种情况下，可测量计算出不同负载大小时的热机实际效率。 2 实验装置及实验方法 本实验中使用的设备和装置有：空气热机实验仪，空气热机测试仪，电加热器及电源，计算机（或双踪示波器）。 实验方法如下： （1）测量不同冷热端温度时的热功转换值： 正确连接仪器，将力矩计尽可能的调松，打开电源，将加热电压加到第11档。等待加热电阻丝发红，当ΔT接近100K时，顺时针拨动飞轮令热机运转。 减小加热电压至第1档，调节示波器，观察压力和容积信号，以及压力和容积信号之间的相位关系等，并把P-V图调节到最适合观察的位置。等待约10分钟，温度和转速平衡后，记录当前加热电压，并从热机测试仪上读取温度和转速，从双踪示波器显示的P-V图估算P-V图面积，记入表1中。 逐步加大加热功率，等待约10分钟，温度和转速平衡后，重复以上测量4次以上，将数据记入表1。 以ΔT/ T1为横坐标，nA/ΔT为纵坐标，在坐标纸上作nA/ΔT与ΔT/ T1的关系图，验证卡诺定理。 （2）测量热机输出功率随负载及转速的变化关系： 在最大加热功率下，用手轻触飞轮让热机停止运转。然后将力矩计调紧，拨动飞轮，让热机继续运转。调节力矩计的摩擦力（不要停机），待输出力矩，转速，温度稳定后，读取并记录各项参数于表2中。
空气热机实验 (1)
空气热机实验研究 化学工程学院过程装备与控制工程1班 摘要：掌握空气热机原理及循环过程，测量不同冷热端温度时的热功转换值，作nA/ΔT与ΔT/ T1的关系图，验证卡诺定理。测量并指出热机输出功率随负载及转速的变化关系。 关键词：空气热机、卡诺循环、卡诺定理、输出功率 【前言】 热机是将热能转换为机械能的机器。历史上对热机循环过程及热机效率的研究，曾为热力学第二定律的确立起了奠基性的作用。斯特林1816年发明的空气热机，以空气作为工作介质，是最古老的热机之一。虽然现在已发展了内燃机，燃气轮机等新型热机，但空气热机结构简单，便于帮助理解热机原理与卡诺循环等热力学中的重要内容，是很好的热学实验教学仪器。 【实验目的】 1.理解热机原理及循环过程 2.测量不同冷热端温度时的热功转换值，验证卡诺定理 3.测量热机输出功率随负载及转速的变化关系，计算热机实际效率 【实验原理】 空气热机的结构及工作原理可用图1说明。热机主机由高温区，低温区，工作活塞及汽缸，位移活塞及汽缸，飞轮，连杆，热源等部分组成。 热机中部为飞轮与连杆机构，工作活塞与位移活塞通过连杆与飞轮连接。飞轮的下方为工作活塞与工作汽缸，飞轮的右方为位移活塞与位移汽缸，工作汽缸与位移汽缸之间用通气管连接。位移汽缸的右边是高温区，可用电热方式或酒精灯加热，位移汽缸左边有散热片，构成低温区。 工作活塞使汽缸内气体封闭，并在气体的推动下对外做功。位移活塞是非封闭的占位活塞，其作用是在循环过程中使气体在高温区与低温区间不断交换，气体可通过位移活塞与位移汽缸间的间隙流动。工作活塞与位移活塞的运动是不同步的，当某一活塞处于位置极值时，它本身 1作者:男，化学工程学院09级过程装备与控制工程1班学生，主要从事化工机械设备控制、设计等方面
实验28空气热机实验
实验28空气热机实验 热机是将热能转换为机械能的机器。历史上对热机循环过程及热机效率的研究，曾为热力学第2定律的确立起了奠基性的作用。斯特林1816年发明的空气热机，以空气作为工作介质，是最古老的热机之一。虽然现在已发展了内燃机，燃气轮机等新型热机，但空气热机结构简单，便于帮助理解热机原理与卡诺循环等热力学中的重要内容，是很好的热学实验教学仪器。 【实验目的】 1．理解热机原理及循环过程 2．测量不同冷热端温度时的热功转换值，验证卡诺定理 3．测量热机输出功率随负载及转速的变化关系，计算热机实际效率 【实验仪器】 空气热机实验仪(电热源)，空气热机测试仪，双踪示波器。 【仪器介绍】 仪器主要包括空气热机实验仪（实验装置部分）和空气热机测试仪两部分。 Ⅰ.空气热机实验仪 1．电加热型热机实验仪如图28－2所示 图28－2 电加热型热机实验 飞轮下部装有双光电门，上边的一个用以定位工作活塞的最低位置，下边一个用以测量飞轮转动角度。热机测试仪以光电门信号为采样触发信号。 汽缸的体积随工作活塞的位移而变化，而工作活塞的位移与飞轮的位置有对应关系，在飞轮边缘均匀排列45个挡光片，采用光电门信号上下沿均触发方式，飞轮每转4度给出一个触发信号，由光电门信号可确定飞轮位置，进而计算汽缸体积。 压力传感器通过管道在工作汽缸底部与汽缸连通，测量汽缸内的压力。在高温和低温区都装有温度传感器，测量高低温区的温度。底座上的三个插座分别输出转速/转角信号、压力信号和高低端温度信号，使用
专门的线和实验测试仪相连，传送实时的测量信号。电加热器上的输入电压接线柱分别使用黄、黑两种线连接到电加热器电源的电压输出正负极上。 热机实验仪采集光电门信号，压力信号和温度信号，经微处理器处理后，在仪器显示窗口显示热机转速和高低温区的温度。在仪器前面板上提供压力和体积的模拟信号，供连接示波器显示P-V图。所有信号均可经仪器前面板上的串行接口连接到计算机。 加热器电源为加热电阻提供能量，输出电压从24V~36V连续可调，可以根据实验的实际需要调节加热电压。 力矩计悬挂在飞轮轴上，调节螺钉可调节力矩计与轮轴之间的摩擦力，由力矩计可读出摩擦力矩M，并进而算出摩擦力和热机克服摩擦力所做的功。经简单推导可得热机输出功率P=2πnM，式中n为热机每秒的转速，即输出功率为单位时间内的角位移与力矩的乘积。 2．电加热器电源 1 2 3 4 5 6 7 8 图28－3 加热器电源前面板示 ①．加热器电源前面板 简介（见图28－3） 1－电流输出指示灯：当 显示表显示电流输出时，该指 示灯亮； 2－电压输出指示灯：当 显示表显示电压输出时，该指 示灯亮； 3－电流电压输出显示 表：可以按切换方式显示加热 9 10 图28－4 加热器后面板
空气热机输出功率的研究123456
空气热机输出功率的研究 彭修诚，汪世伟 （中国海洋大学海洋地球科学学院地球信息科学与技术，青岛266000） 摘要测量了空气热机不同冷热端温度时的热功转换值，分析了热机输出功率随负载及转速的变化关系，绘制了热功转换及热机输出功率的曲线图，计算了热机实际效率。分析了实验产生误差的原因。 主题词空气热机，热功转换值，输出功率 引言 热机是把热转化为功的机械。18世纪第一台蒸汽机问世以后，经过许多人的改进，特别是纽科门和瓦特的工作，使蒸汽机成为普遍适用于工业的万能原动机。斯特林于1816年发明的空气热机，以空气为工作介质，是最古老的热机之一。虽然现在内燃机、燃气轮机等新型热机早已渗透到工业生产的方方面面，但是空气热机结构简单，便于帮助理解热机工作原理与卡诺循环等热力学中的重要内容，仍然是很好的教学仪器[1]。一个热机至少应包含如下三个组成部分：（1）循环工作物质；（2）两个以上温度不相同的热源，使工作物质从高温热源吸热，向低温热源放热；（3）对外做功的机械装置[2]。 空气热机结构与原理 空气热机的结构及工作原理可用图1说明。热机主机由高温区，低温区，工作活塞及汽缸，位移活塞及汽缸，飞轮，连杆，热源等部分组成。热机中部为飞轮与连杆机构，工作活塞与位移活塞通过连杆与飞轮连接。飞轮的下方为工作活塞与工作汽缸，飞轮的右方为位移活塞与位移汽缸，工作汽缸与位移汽缸之间用通气管连接。位移汽缸的右边是高温区，可用电热方式或酒精灯加热，位移汽缸左边有散热片，构成低温区。 工作活塞使汽缸内气体封闭，并在气体的推动下对外做功。位移活塞是非封闭的占位活塞，其作用是在循环过程中使气体在高温区与低温区间不断交换，气体可通过位移活塞与位移汽缸间的间隙流动。工作活塞与位移活塞的运动是不同步的，当某一活塞处于位置极值时，它本身的速度最小，而另一个活塞的速度最大。 当工作活塞处于最底端时，位移活塞迅速左移，使汽缸内气体向高温区流动，如图1 a所示；进入高温区的气体温度升高，使汽缸内压强增大并推动工作活塞向上运动，如图 1 b 所示，在此过程中热能转换为飞轮转动的机械能；工作活塞在最顶端时，位移活塞迅速右移，使汽缸内气体向低温区流动，如图1 c 所示；进入低温区的气体温度降低，使汽缸内压强减小，同时工作活
空气热机实验论文
空气热机实验及其利用 摘要：热机是将热能转换为机械能的机器。空气热机以空气作为工作介质，结构简单，便于帮助理解热机原理与卡诺循环等热力学中的重要内容，是很好的热学实验教学仪器。实验用以理解热机原理及循环过程测量不同冷热端温度时的热功转换值，验证卡诺定理以及测量热机输出功率随负载及转速的变化关系，计算热机实际效率。 关键词：能量转换卡诺定理热机效率节约能源 Air engine experiment and its utilization Abstract: The heat is the heat energy into mechanical energy of the machine. Air to air as a heat engine working medium, simple structure, easy to help understand the Carnot cycle heat engine theory and thermodynamics such an important part, is a good thermal experimental teaching instrument. Experiments to understand the principle and cycle heat engine cold junction temperature measurement when different thermal power conversion value, verify Carnot theorem and measuring the thermal power output with load and speed changes between the actual calculation of heat engine efficiency. Keywords: energy conversion efficiency of heat engine Carnot theorem save energy. 1.工作原理。 空气热机的结构及工作原理可用图1说明。热机主机由高温区，低温区，工作活塞及汽缸，位移活塞及汽缸，飞轮，连杆，热源等部分组成。 热机中部为飞轮与连杆机构，工作活塞与位移活塞通过连杆与飞轮连接。飞轮的下方为工作活塞与工作汽缸，飞轮的右方为位移活塞与位移汽缸，工作汽缸与位移汽缸之间用通气管连接。位移汽缸的右边是高温区，可用电热方式或酒精灯加热，位移汽缸左边有散热片，构成低温区。 工作活塞使汽缸内气体封闭，并在气体的推动下对外做功。位移活塞是非封闭的占位活塞，其作用是在循环过程中使气体在高温区与低温区间不断交换，气体可通过位移活塞与位移汽缸间的间隙流动。工作活塞与位移活塞的运动是不同步的，当某一活塞处于位置极值时，它本身的速度最小，而另一个活塞的速度最大。 当工作活塞处于最底端时，位移活塞迅速左移，使汽缸内气体向高温区流动，如图1 a所示；进入高温区的气体温度升高，使汽缸内压强增大并推动工作活塞向上运动，如图1 b 所示，在此过程中热能转换为飞轮转动的机械能；工作活塞在最顶端时，位移活塞迅速右移，使汽缸内气体向低温区流动，如图1 c 所示；进入低温区的气体温度降低，使汽缸内压强减小，同时工作活塞在飞轮惯性力的作用下向下运动，完成循环。 图1 空气热机工作原理
OUC空气热机实验
第1页 April, 2013 空气热机实验 王忠成，宋鹏，吴宝兰 中国海洋大学，海洋地球科学学院，地球信息科学与技术专业，山东省青岛市 26610 摘要：热机是将热能转换为机械能的机器，本实验在理解热机原理及循环过程的基础上，利用空气热机试验仪、空气热机测试仪、电加热器、计算机等设备，通过改变加热电压，测量不同冷热端温度时的热功率转换，验证卡诺定理。另外通过热机输出功率随负载及转速的变化关系，计算热机实际效率。 关键词：空气热机；卡诺定理；实际效率 中图法分类号： xxx 文献标志码：A文章编号： 1672-5174(xxxx)xx-xxx-xx 引言： 热机是将热能转化为机械能的机器。历史上对热机循环过程及热机效率的研究，曾为热力学第二定律的确立起了奠定性的作用。斯特林1816年发明的空气热机，以空气作为工作介质，是最古老的热机之一。虽然现在已发明了内燃机，燃气轮机等新型热机，但空气热机结构简单，便于帮助理解热机原理与卡诺循环等热力学中的重要内容，是很好的热学实验教学仪器。 1实验原理 根据卡诺对热机效率的研究而得出的卡诺定理，对于循环过程可逆的理想热机，热功转换效率： η = A/Q1 =（Q1-Q2）/Q1=（T1-T2）/T1 = ΔT/ T1 式中A为每一循环中热机做的功，Q1为热机每一循环从热源吸收的热量，Q2为热机每一循环向冷源放出的热量，T1为热源的绝对温度，T2为冷源的绝对温度。 实际的热机都不可能是理想热机，由热力学第2定律可以证明，循环过程不可逆的实际热机，其效率不可能高于理想热机，此时热机效率： η≦ΔT/ T1 卡诺定理指出了提高热机效率的途径，就过程而言，应当使实际的不可逆机尽量接近可逆机。就温度而言，应尽量的提高冷热源的温度差。 热机每一循环从热源吸收的热量Q1正比于ΔT/n，n为热机转速，η正比于nA/ΔT。n，A，T1及ΔT均可测量，测量不同冷热端温度时的nA/ΔT，观察它与ΔT/ T1的关系，可验证卡诺定理。 当热机带负载时，热机向负载输出的功率可由力矩计测量计算而得，且热机实际输出功率的大小随负 载的变化而变化。在这种情况下，可测量计算出不同负载大小时的热机实际效率。 实验仪器： 空气热机实验仪（见图一），空气热机测试仪，电加热器及电源，计算机。 2 实验内容及步骤 （1）用手顺时针拨动飞轮，结合图1仔细观察热机循环过程中工作活塞与位移活塞的运动情况，切实理解空气热机的工作原理。 （2）根据测试仪面板上的标识和仪器介绍中的说明，将各部分仪器连接起来，开始实验。取下力矩计，将加热电压加到第11档（36伏左右）。等待约6～10分钟，加热电阻丝已发红后，用手顺时针拨动飞轮，热机即可运转（若运转不起来，可看看热机测试仪显示的温度，冷热端温度差在100度以上时易于起动）。 （3）减小加热电压至第1档（24伏左右），调节示波器，观察压力和容积信号，以及压力和容积信号之间的相