熱機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、熱機(jī)實(shí)驗(yàn)熱機(jī)實(shí)驗(yàn)是研究熱機(jī)和熱泵的效率，這是一個(gè)最近幾年剛開發(fā)出來的較新穎的熱學(xué)實(shí) 驗(yàn)，對(duì)有關(guān)熱學(xué)知識(shí)的掌握和理解，直接影響到本實(shí)驗(yàn)的成敗。最好具有熱力學(xué)三個(gè)定律、 卡諾循環(huán)等知識(shí)準(zhǔn)備。預(yù)備知識(shí)1熱力學(xué)三定律。2、卡諾循環(huán)和卡諾熱機(jī)。3、半導(dǎo)體制冷方面的知識(shí)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解半導(dǎo)體熱電效應(yīng)原理和應(yīng)用，測(cè)量熱泵的實(shí)際效率和卡諾效率。2、在熱機(jī)模式下確定帕爾帖器件的實(shí)際效率，計(jì)算帕爾帖的內(nèi)電阻和熱機(jī)效率。3、測(cè)量熱泵的性能系數(shù)。4、通過測(cè)量和計(jì)算，比較負(fù)載和內(nèi)阻，選定最佳效率下的最佳負(fù)載。實(shí)驗(yàn)原理熱力學(xué)第一定律是對(duì)能量守恒和轉(zhuǎn)換定律的一種表述方式。熱力學(xué)第一定律指出，熱能可以從一個(gè)物體傳遞給另一個(gè)

2、物體，也可以與機(jī)械能或其他能量相互轉(zhuǎn)換，在傳遞和轉(zhuǎn)換過程中，能量的總值不變。熱力學(xué)第二定律1開爾文表述：不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ灰鹌渌兓?、克勞修斯表述：不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體而不引起其它變化。或者：熱不可能自發(fā)地、不付代價(jià)地從低溫傳到高溫。(不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化，這是按照熱傳導(dǎo)的方向來表述的)不可能從單一熱源取熱，把它全部 變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其他任何影響熱力學(xué)第三定律是對(duì)熵的論述，一般當(dāng)封閉系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定平衡時(shí)，熵應(yīng)該為最大值，在任何過程中，熵總是增加，但理想氣體如果是等溫可逆過程熵的變化為零，可是理想氣體實(shí)際并不存在，所

3、以現(xiàn)實(shí)物質(zhì)中，即使是等溫可逆過程，系統(tǒng)的熵也在增加，不過增加的少。在絕對(duì)零度，任何完美晶體的熵為零；稱為熱力學(xué)第三定律。卡諾循環(huán)(Carnot Cycle)包括兩個(gè)等溫過程和兩個(gè)絕熱過程，理想氣體體系在經(jīng)歷這四 個(gè)過程后回到原點(diǎn)。在循環(huán)過程中每一步都是可逆的。1熱機(jī)原理（卡諾正循環(huán)）1、熱傳導(dǎo)2、熱機(jī)模式下最佳負(fù)載的選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與數(shù)據(jù)1、測(cè)量熱機(jī)效率實(shí)際效率PwPh卡諾效率ThTcTh卡諾效率和熱效率數(shù)據(jù)處理表(R 2 )冷端熱端負(fù)載實(shí)際效率卡諾效率加熱TcThVhIhPHVvPv(%)(%)檔位(K)(K)(V)(A)(W)(V)(W)1299. 15302. 953.251.013.280

4、.0660.00210.06%1.2%2299.15312. 655.661.769.960.2360.02780.27%4.3%3299.25322. 957.112.2015.60.4030.08120.52%7.0%4299.55333. 158.722.6923.50.5880.17280.74%10%5299.55342. 6511.503.5941.30.7200.25920.63%12%2、對(duì)熱機(jī)效率測(cè)量值進(jìn)行修正在有負(fù)載和無負(fù)載下對(duì)應(yīng)參數(shù)低溫端Tc ( C)咼溫端有負(fù)載Vv (V)無負(fù)載V s(V)Th ( C )Vh (V)Ih (A)有負(fù)載26.560.09.743.010

5、.588無負(fù)載26.560.08.422.661.491內(nèi)阻為Vs Vw rVw廠 1.4910.588 c c “r0.588調(diào)整效率為FwFwiw0.5882/2 (0.588/2)23.04 廠調(diào)整6.4%PhPhPH開路9.74 3.01 8.42 2.66調(diào)整效率和卡諾效率之間的百分誤差：max偏差調(diào)整100%10 6.4 100%36%max10實(shí)際效率PwPhV2式中PwVPhVh IhR最大效率：即卡諾效率調(diào)整效率：除去損失的能量，使得調(diào)整后的實(shí)際效率接近卡諾效率。3、測(cè)量熱泵性能系數(shù)和最大性能系數(shù)實(shí)際性能系數(shù)、最大性能系數(shù)、調(diào)整性能系數(shù)和性能系數(shù)偏差Th=60.0 C ,R=

6、2 QTCTcC負(fù)載兩端K實(shí)際K最大K調(diào)正偏差Vr(V)Ir(A)Pr(W)60.028.05.591.488.271.79.419.13.2效率計(jì)算1實(shí)際性能系數(shù)：PcPh開路Pr8.42 2.66 8.27K實(shí)際1.7實(shí)際PrPr8.272最大性能系數(shù)：TCK最大"Th Tc3調(diào)整性能系數(shù)：部分功率是用在帕爾帖器件內(nèi)阻上，因此，需調(diào)整，I2r必須從輸入帕爾帖器件的功率中扣除。K調(diào)整PH開路PrPrI；r22.37 8.278.27 1.482 3.079.10計(jì)算調(diào)整性能系數(shù)與最大性能系數(shù)的百分誤差:相對(duì)誤差0大產(chǎn)100% 曾100% 3.2%4、 在開路模式下計(jì)算帕爾貼器件的熱

7、傳導(dǎo)率實(shí)驗(yàn)條件：Th=60.0 C ,R=2 Q 開路模式下帕爾帖器件的熱傳導(dǎo)率為Ph開路(xA) 8.42 2.66 0.00524KA0.0035T60.0 26.55、 選擇最佳負(fù)載電阻 (4號(hào)儀器，2007、9、19)熱機(jī)數(shù)據(jù)和測(cè)量結(jié)果R(Q)Tc/CTh/CVHI hVWPhPw0.528.050.08.212.510.15820.610.04990.24%1.028.050.08.262.520.27620.810.07620.36%1.528.050.07.902.470.35819.520.08500.43%2.028.050.08.162.540.42520.710.09030.43%2.528.050.08.172.530.48420.710.07800.37%3.028.050.08.152.520.54220.530.09790.47%3.528.050.08.152.520.57320.530.09380.45%4.028.050.07.992.450.48419.570.05850.30%4.528.050.08.002.460.62619.680.08710.42