空氣熱機(jī)實(shí)驗(yàn)

空氣熱機(jī)實(shí)驗(yàn)第1頁(yè)，課件共12頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)原理

工作活塞使汽缸內(nèi)氣體封閉，并在氣體的推動(dòng)下對(duì)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(guò)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(guò)位移活塞與位移汽缸間的間隙流動(dòng)。工作活塞與位移活塞的運(yùn)動(dòng)是不同步的，當(dāng)某一活塞處于位置極值時(shí)，它本身的速度最小，而另一個(gè)活塞的速度最大。當(dāng)工作活塞處于最底端時(shí)，位移活塞迅速左移，使汽缸內(nèi)氣體向高溫區(qū)流動(dòng)，如圖a所示；進(jìn)入高溫區(qū)的氣體溫度升高，使汽缸內(nèi)壓強(qiáng)增大并推動(dòng)工作活塞向上運(yùn)動(dòng)，如圖b所示，在此過(guò)程中熱能轉(zhuǎn)換為飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能；工作活塞在最頂端時(shí)，位移活塞迅速右移，使汽缸內(nèi)氣體向低溫區(qū)流動(dòng)，如圖c所示；進(jìn)入低溫區(qū)的氣體溫度降低，使汽缸內(nèi)壓強(qiáng)減小，同時(shí)工作活塞在飛輪慣性力的作用下向下運(yùn)動(dòng)，完成循環(huán)，如圖d所示。在一次循環(huán)過(guò)程中氣體對(duì)外所作凈功等于P-V圖所圍的面積。第2頁(yè)，課件共12頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)卡諾對(duì)熱機(jī)效率的研究而得出的卡諾定理，熱機(jī)的熱功轉(zhuǎn)換效率：

T2:為冷源的絕對(duì)溫度T1:為熱源的絕對(duì)溫度熱機(jī)冷熱源的溫度比值越小，熱機(jī)的熱功效率越高。熱機(jī)每一循環(huán)從熱源吸收的熱量Q1正比于ΔT/n，n為熱機(jī)轉(zhuǎn)速，η正比于nA/ΔT。n，A，T1及ΔT均可測(cè)量，測(cè)量不同冷熱端溫度時(shí)的nA/ΔT，觀察它與ΔT/T1的關(guān)系，可驗(yàn)證卡諾定理。第3頁(yè)，課件共12頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Ⅰ.空氣熱機(jī)實(shí)驗(yàn)儀由光電門信號(hào)可確定飛輪位置，進(jìn)而計(jì)算汽缸體積。圖2電加熱型熱機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置圖第4頁(yè)，課件共12頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．電加熱器電源12345

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8圖3加熱器電源前面板示意圖第5頁(yè)，課件共12頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Ⅱ.空氣熱機(jī)測(cè)試儀圖5主機(jī)前面板示意圖789101112312456第6頁(yè)，課件共12頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月[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(lái)，黑色線對(duì)黑色接線柱，黃色線對(duì)紅色接線柱，而在電加熱器上的兩個(gè)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(jī)測(cè)試儀后面板上的“轉(zhuǎn)速限制接口”和電加熱器電源后面板上的“轉(zhuǎn)速限制接口”連接起來(lái)；3.用適當(dāng)?shù)倪B接線將測(cè)試儀的“壓力信號(hào)輸入”、“T1/T2輸入”和“轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)角信號(hào)輸入”三個(gè)接口與熱機(jī)底座上對(duì)應(yīng)的三個(gè)接口連接起來(lái)；4.用一根Q9線將主機(jī)測(cè)試儀的壓力信號(hào)和雙蹤示波器的Y通道連接，再用另一根Q9線將主機(jī)測(cè)試儀的體積信號(hào)和雙蹤示波器的X通道連接；（智能型熱機(jī)測(cè)試儀）第7頁(yè)，課件共12頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1.用手順時(shí)針撥動(dòng)飛輪，結(jié)合原理圖仔細(xì)觀察熱機(jī)循環(huán)過(guò)程中工作活塞與位移活塞的運(yùn)動(dòng)情況，理解空氣熱機(jī)的工作原理。2.連接好實(shí)驗(yàn)裝置，將力矩計(jì)調(diào)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(shí)針撥動(dòng)飛輪，熱機(jī)即可運(yùn)轉(zhuǎn)（若運(yùn)轉(zhuǎn)不起來(lái)，可看看熱機(jī)實(shí)驗(yàn)儀顯示的溫度，冷熱端溫度差在50度以上時(shí)易于起動(dòng)）。3.減小加熱電壓至24伏，測(cè)量加熱電壓和電流。等待約10分鐘，溫度和轉(zhuǎn)速平衡后，從熱機(jī)實(shí)驗(yàn)儀（或計(jì)算機(jī)）上讀取溫度和轉(zhuǎn)速，從計(jì)算機(jī)上讀取（或從示波器顯示的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(fù)以上測(cè)量。5.測(cè)出5組數(shù)據(jù),以nA/ΔT為縱座標(biāo),以ΔT/T1為橫座標(biāo),在直角座標(biāo)系中描點(diǎn)連線,第8頁(yè)，課件共12頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

測(cè)量不同冷熱端溫度時(shí)的熱功轉(zhuǎn)換值

第9頁(yè)，課件共12頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第10頁(yè)，課件共12頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月A=則：第11頁(yè)，課件共12頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月思考題及注意事項(xiàng)1.熱機(jī)汽缸等部位為玻璃制造，容易損壞，請(qǐng)謹(jǐn)慎操作。2.熱機(jī)在靜止?fàn)顟B(tài)下嚴(yán)禁