空氣熱機實驗

1、空氣熱機實驗空氣熱機實驗實驗目的實驗目的 1理解熱機原理及熱循環(huán)過程 ；2測量不同輸入功率下熱功轉換效率，驗證卡諾定理 ；實驗儀器實驗儀器 空氣熱機實驗儀；空氣熱機測試儀；電加熱器及電源，計算機（或雙蹤示波器） 實驗原理實驗原理 工作活塞使汽缸內氣體封閉，并在氣體的推動下對外做功。位移活塞工作活塞使汽缸內氣體封閉，并在氣體的推動下對外做功。位移活塞是非封閉的占位活塞，其作用是在循環(huán)過程中使氣體在高溫區(qū)與低溫區(qū)間是非封閉的占位活塞，其作用是在循環(huán)過程中使氣體在高溫區(qū)與低溫區(qū)間不斷交換，氣體可通過位移活塞與位移汽缸間的間隙流動。工作活塞與位不斷交換，氣體可通過位移活塞與位移汽缸間的間隙流動。工作活

2、塞與位移活塞的運動是不同步的，當某一活塞處于位置極值時，它本身的速度最移活塞的運動是不同步的，當某一活塞處于位置極值時，它本身的速度最小，而另一個活塞的速度最大。小，而另一個活塞的速度最大。 當工作活塞處于最底端時，位移活塞迅速左移，使汽缸內氣體向高溫當工作活塞處于最底端時，位移活塞迅速左移，使汽缸內氣體向高溫區(qū)流動，如圖區(qū)流動，如圖a a所示；進入高溫區(qū)的氣體溫度升高，使汽缸內壓強增大并推所示；進入高溫區(qū)的氣體溫度升高，使汽缸內壓強增大并推動工作活塞向上運動，如圖動工作活塞向上運動，如圖b b 所示，在此過程中熱能轉換為飛輪轉動的機所示，在此過程中熱能轉換為飛輪轉動的機械能；工作活塞在最頂端

3、時，位移活塞迅速右移，使汽缸內氣體向低溫區(qū)械能；工作活塞在最頂端時，位移活塞迅速右移，使汽缸內氣體向低溫區(qū)流動，如圖流動，如圖c c 所示；進入低溫區(qū)的氣體溫度降低，使汽缸內壓強減小，同所示；進入低溫區(qū)的氣體溫度降低，使汽缸內壓強減小，同時工作活塞在飛輪慣性力的作用下向下運動，完成循環(huán)，如圖時工作活塞在飛輪慣性力的作用下向下運動，完成循環(huán)，如圖d d 所示。在所示。在一次循環(huán)過程中氣體對外所作凈功等于一次循環(huán)過程中氣體對外所作凈功等于P-V圖所圍的面積。圖所圍的面積。 根據(jù)卡諾對熱機效率的研究而得出的卡諾定理， 熱機的熱功轉換效率：TnAnTAQATTTTTQQQQA111211211 T2

4、: 為冷源的絕對溫度 T1 : 為熱源的絕對溫度熱機冷熱源的溫度比值越小，熱機的熱功效率越高。熱機每一循環(huán)從熱源吸收的熱量Q1正比于T/n，n為熱機轉速，正比于nA/T。n，A，T1及T均可測量，測量不同冷熱端溫度時的nA/T，觀察它與T/ T1的關系，可驗證卡諾定理。 .空氣熱機實驗儀空氣熱機實驗儀由光電門信號可確定飛輪位置，進而計算汽缸體積。由光電門信號可確定飛輪位置，進而計算汽缸體積。 圖2 電加熱型熱機實驗裝置圖2 2電加熱器電源電加熱器電源12345 6 7 8 圖3 加熱器電源前面板示意圖. . 空氣熱機測試儀空氣熱機測試儀圖5 主機前面板示意圖7 8 9 10 11 123124

5、56各部分儀器的連接方法各部分儀器的連接方法】1.用魚叉線將電加熱器電源的輸出接線柱和電加熱器的“輸入 電壓接線柱”連接起來，黑色線對黑色接線柱，黃色線對紅 色接線柱，而在電加熱器上的兩個接線柱不需要區(qū)分顏色， 可以任意連接。2.用兩芯的連接線將主機測試儀后面板上的“轉速限制接口”和 電加熱器電源后面板上的“轉速限制接口”連接起來；3.用適當?shù)倪B接線將測試儀的“壓力信號輸入”、“T1 / T2輸入” 和“轉速/轉角信號輸入”三個接口與熱機底座上對應的三個接口連接起來；4.用一根Q9線將主機測試儀的壓力信號和雙蹤示波器的Y通道連接，再用另一根Q9線將主機測試儀的體積信號和雙蹤示波 器的X通道連接

6、；（智能型熱機測試儀）實驗內容與步驟實驗內容與步驟 1.用手順時針撥動飛輪，結合原理圖仔細觀察熱機循環(huán)過程中工作活塞與位移活塞的運動情況，理解空氣熱機的工作原理。2.連接好實驗裝置，將力矩計調松減小摩擦力。將加熱電壓加到36伏。等待約10分鐘，加熱電阻絲已發(fā)紅后，用手順時針撥動飛輪，熱機即可運轉（若運轉不起來，可看看熱機實驗儀顯示的溫度，冷熱端溫度差在50度以上時易于起動）。3.減小加熱電壓至24伏，測量加熱電壓和電流。等待約10分鐘，溫度和轉速平衡后，從熱機實驗儀（或計算機）上讀取溫度和轉速，從計算機上讀?。ɑ驈氖静ㄆ黠@示的P-V圖估算）P-V圖面積，填入表格中。4.逐步加大(電壓）加熱功率，重復以上測量。5.測出5組數(shù)據(jù),以nA/T為縱座標,以T/ T1為橫座標,在直角座標系中描點連線, 測量不同冷熱端溫度時的熱功轉換值 3510333. 11mVPaV410164. 21JnAJV288. 01 . 02 . 0288. 012格A= 則：思考題及注意事項思考題及注意事項1. 熱機汽缸等部位為玻璃制造，容