空气热机
空气热机实验研究与热机效率提高方案
空气热机实验研究与热机效率提高方案空气热机是家用小型的便携式电器，它可以通过在室内循环空气来调节室温，使房间保持在舒适的温度，它因为结构紧凑、体积小巧、高效稳定性而受到人们的欢迎。
然而，由于各种原因，空气热机的效率往往偏低，如果不及时采取科学的措施，不仅影响空气热机的正常使用，还会增加家庭的用电费用。
因此，有必要研究如何提高空气热机的效率，以减少家庭的用电费用。
本文通过对空气热机的实验研究，分析了空气热机的工作原理，重点论述了提高空气热机效率的措施，以及提高空气热机效率所需要满足的条件。
首先，介绍空气热机的结构及工作原理：空气热机是一种空气加热装置，主要由机壳、电机、叶轮和风扇等组成。
它的工作原理是通过将室外的低温空气进一步使其温度降低，而将室内的高温空气进一步提高温度来实现调温的作用。
叶轮的转动产生风流，冷却空气，从而达到冷却室内空气的目的。
其次，分析提高空气热机效率的方法：1.提高机壳的吸收热量。
机壳是空气热机的主要部件，其吸收外界热量，加热室内空气以达到温度调节的目的。
现代空气热机采用了吸收热量较高的新型材质外壳，可以有效提高空气热机的效率。
2.改善叶轮的结构设计。
叶轮的转速是决定空气热机效率的关键因素，叶轮的结构设计有助于提高叶轮的转速，从而提高效率。
3.降低风扇的噪音。
风扇的噪音会影响空气热机的工作效率，应采取措施降低风扇的噪声，以提高空气热机的效率。
最后，总结出提高空气热机效率的方案：1.改善机壳的结构设计，提高机壳的吸收热量；2.优化叶轮的结构设计，提高叶轮的转速；3.调整风扇的转速，降低风扇的噪声；4.定期检查空气热机的电性能参数，以确保正常工作。
本文通过对空气热机实验研究，介绍了提高空气热机效率的相关措施以及这些措施所需要满足的条件，并归纳出了提高空气热机效率的方案，希望能够排解家庭用电问题，节约家庭开支。
综上所述，空气热机效率的提高是家庭节省用电费用的关键环节，需要采取有效措施提高空气热机的效率，以节约家庭开支，提升生活品质。
空气热机实验报告范文
空气热机实验报告范文实验目的掌握空气热机的原理、工作过程和性能特点。
实验设备实验台、空气热机试验装置、温度计、气压计、电表等。
实验原理热力学第二定律规定：任何一个热机，都要有一个工作物质在一个温度区间内做功，将一部分吸收的热量转化成机械能，而另一部分热量则从高温源传递到低温源，整个系统的熵不断增加。
空气热机利用大气中的空气作为工作物质，在高温状况下吸收热量，然后在低温状况下输出功。
空气热机的循环过程包括吸热、压缩、冷却和膨胀四个过程。
实验步骤1.将设备连接好，确定机器停止运行状态；2.打开系统的排气阀，将有机物排出；3.打开空气阀，将相应的压缩空气输入到由进气管进入控制系统中；4.确认系统处于稳定状态，记录系统的气压、温度、电压等；5.开始记录实验数据，在记录数据的同时出示记录单；6.测量不同负荷时的输出功率，并测量输入功率与输出功率的比值；7.根据不同负荷时的输出功率、输入功率与输出功率的比值，计算空气热机的热效率。
实验结果与分析通过本次实验采集的数据，我们得到了不同负荷下的输出功率、输入功率和热效率。
通过分析实验结果，我们可以发现：1.在高负荷的情况下，输出功率较大，但是热效率相对较低；2.在低负荷的情况下，输出功率较小，但是热效率相对较高；3.空气热机的热效率受到很多因素的影响，例如风量、进气口大小和工作物质的温度等。
实验结论通过本次实验，我们了解了空气热机的原理、工作过程和性能特点。
我们得出的实验结果表明，在操作空气热机时，我们需要根据具体情况选择合适的负荷，以获得最优的热效率。
参考资料1.热力学实验方法.（2016）.标准出版社.2.空气热机的研究进展及其应用前景.（2018）.山东轻工业学院学报，33（6）：21-28.。
空气热机实验研究与热机效率提高方案
空气热机实验研究与热机效率提高方案随着人类社会的发展，工业经济的发展，空气热机的应用越来越广泛，其多用途、低噪音、经济、安全等优点正在得到越来越多的认可，在空调和冶金行业中得到了广泛的应用。
因此，它的实验研究和效率提高方案更加重要和紧迫。
一、空气热机的实验研究1、艺参数的实验研究首先，要进行空气热机的实验研究，这是非常重要的。
要研究空气热机的工艺参数，如转速、能量输入、排气温度和排量等，并且进行示范性实验，以确定最佳技术参数，以便空气热机达到最佳效果。
2、力学性能的实验研究紧接着，要进行空气热机的热力学性能实验研究，以确定空气热机吸收能量和损失能量的比例，以及能量转化率和效率等有关参数的值。
同时，可以测定空气热机的设备特性，如启动时间、启动电流和启动负载等，以及空气热机的安全性和可靠性。
3、空气热机的声学性能实验研究最后，还要为空气热机进行声学性能实验研究，测量空气热机的噪声强度，要求低噪声，保证安全、健康的工作环境，满足用户的要求。
二、空气热机效率提高方案1、空气热机的结构优化要提高空气热机的效率，首先要优化空气热机的结构，采用改进后的循环流路、改进后的叶轮，使空气热机的效率最大化，一定程度上提高空气热机的热力学性能。
2、改进控制系统其次，要改进空气热机的控制系统，采用计算机控制系统，实现空气热机的自动控制，调整空气热机的运行参数，以保持最佳性能，并实现及时反应，以降低热机的耗能和提高热力学性能。
3、电机提高效率最后，要提高空气热机电机的效率，采用新型电机和高效特殊变压器，以获得更高的效率和更低的噪声，从而提高空气热机效率。
总之，要提高空气热机效率，既要进行实验研究，又要采取有效的提高方案，如结构优化、改进控制系统和提高电机效率等，以提高空气热机的效率，提供安全、经济、可靠的热力服务。
空气热机实验报告
空气热机实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过研究空气热机的工作原理和性能参数，加深对热力学循环的理解，掌握热力学实验的基本方法和技能。
二、实验原理。
空气热机是利用空气作为工质，通过加热、膨胀、冷却和压缩等过程，将热能转化为机械能的热力机械装置。
在本实验中，我们将通过空气热机的工作过程，了解其热力学循环的特点和性能参数。
三、实验器材。
1. 空气热机实验装置。
2. 温度计。
3. 压力计。
4. 实验台。
四、实验步骤。
1. 首先，检查实验装置是否完好，确认各部件连接牢固。
2. 接通电源，加热空气热机实验装置，记录加热过程中的温度和压力变化。
3. 记录空气热机实验装置在不同工作状态下的温度和压力数据。
4. 根据实验数据，计算空气热机的热效率和工作效率。
5. 对实验结果进行分析和总结，得出结论。
五、实验数据及结果分析。
通过实验数据的记录和计算，我们得出了空气热机在不同工作状态下的温度和压力变化曲线，以及热效率和工作效率的计算结果。
通过对实验数据的分析，我们可以得出空气热机的性能参数，并对其工作原理进行深入理解。
六、实验结论。
通过本次实验，我们深入了解了空气热机的工作原理和性能参数，掌握了热力学实验的基本方法和技能。
同时，我们也发现了一些问题和不足之处，为今后的实验研究提供了一定的参考和借鉴。
七、实验总结。
空气热机实验是热力学实验中的重要内容，通过本次实验，我们不仅加深了对空气热机工作原理的理解，还提高了实验操作和数据处理的能力。
在今后的学习和科研工作中，我们将继续努力，不断提高实验技能，为科学研究做出更大的贡献。
八、致谢。
在本次实验中，得到了老师和同学们的大力支持和帮助，在此表示衷心的感谢。
以上就是本次空气热机实验的报告内容，希望对大家有所帮助。
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。
空气热机实验报告数据
空气热机实验报告数据空气热机实验报告数据引言：空气热机是一种利用热能转化为机械能的装置，其工作原理是通过空气的热胀冷缩特性来实现能量转换。
本实验旨在通过收集和分析实验数据，探究空气热机的性能和效率。
实验设备与方法：实验中使用的主要设备包括空气热机装置、温度计、压力计等。
首先，将空气热机装置连接至电源，确保其正常运行。
然后，通过温度计和压力计分别测量入口和出口的温度和压力数据。
在实验过程中，控制空气热机的运行时间，并记录下相应的数据。
实验数据分析：根据实验数据，我们可以计算出空气热机的效率和功率输出。
首先，根据热力学原理和实验数据，可以计算出空气热机的热效率。
热效率是指通过热能转化为机械能的比例，可以用以下公式表示：热效率 = (机械功输出 / 热能输入) × 100%其中，机械功输出可以通过测量空气热机装置的转速和扭矩来计算，而热能输入则可以通过测量热源的温度和流量来计算。
通过对实验数据的分析，我们可以得出空气热机的热效率。
此外，我们还可以通过实验数据计算出空气热机的功率输出。
功率输出是指单位时间内转化的能量的量，可以用以下公式表示：功率输出 = 机械功输出 / 时间通过测量空气热机装置的转速和扭矩，并结合实验时间，我们可以得出空气热机的功率输出。
实验结果与讨论：根据实验数据的分析，我们得出了空气热机的热效率和功率输出。
通过对多组实验数据的比较，我们可以发现空气热机的性能与热源温度、流量以及空气热机装置的设计有关。
当热源温度较高、流量较大且空气热机装置设计合理时，热效率和功率输出会相应增加。
此外，我们还可以进一步探讨空气热机的优化方法。
例如，改进空气热机装置的设计，提高其传热效率和机械能转化效率；优化热源的温度和流量，提供更充足的热能输入。
这些优化方法有助于提高空气热机的性能和效率，进而推动其在实际应用中的发展。
结论：通过实验数据的收集和分析，我们得出了空气热机的热效率和功率输出。
实验结果表明，空气热机的性能和效率与热源温度、流量以及空气热机装置的设计密切相关。
空气热机实验报告范文
空气热机实验报告一、实验目的本实验旨在探究空气热机的工作原理及其效率，进而深入理解热力学第一定律和第二定律的应用。
二、实验原理空气热机是一种基于卡诺循环的热机，其工作原理如下：首先，空气从高温储气罐流入燃烧室，并被点燃。
经过燃烧后，空气会产生高温高压的燃气，进而推动活塞向下运动。
此时，空气会通过制冷器冷却，变成低温低压的气体后回流至低温储气罐。
最后，压缩机将低温储气罐中的空气压缩至高温储气罐中，形成一个循环。
而根据热力学第二定律，任何热机的效率均不可能超过卡诺循环的效率。
故而，对于空气热机而言，其效率即可通过卡诺循环的有效温度比来计算。
三、实验器材1.空气热机2.热电偶3.气压计4.氧化铜热敏电阻表5.数显万用表四、实验步骤1.将空气热机及其相关设备连接好。
2.启动空气热机并进行预热。
3.根据气压计测量空气热机在不同压力下的气体状态。
4.使用热电偶和氧化铜热敏电阻表测量空气热机中的高温、低温储气罐及燃气温度。
5.通过数显万用表检测空气热机中的电参数。
6.计算空气热机的效率及其与卡诺循环的效率比。
五、实验结果通过以上实验步骤，我们获得了以下数据：1.空气热机在不同压力下的气体状态气体压力（MPa）模拟温度（℃）0.3 270.4 520.5 880.6 1242.空气热机中的高温、低温储气罐及燃气温度温度（℃）高温储气罐 449低温储气罐 49燃气 18603.空气热机中的电参数参数值直流电压（V） 220电流（A） 1.2功率（W） 2644.空气热机的效率及其与卡诺循环的效率比将以上数据带入计算公式，我们得出空气热机的效率为30.8%，而其与卡诺循环的效率比为75.1%。
六、实验结论通过上述实验数据分析可得：空气热机的效率低于卡诺循环的效率，符合热力学第二定律的基本原理。
同时，在实验过程中我们还发现，在空气热机的运转过程中，由于存在工作介质空气的冷热变化以及摩擦损失等因素，其效率会发生不同程度的变化。
空气热机实验报告总结
空气热机实验报告总结引言空气热机是一种以空气为工质，利用热能转化为机械能的装置。
通过实验探究空气热机的工作原理和性能参数，对研究和应用具有重要意义。
实验目的1. 了解空气热机的工作原理和热力学循环；2. 测定空气热机的性能参数，如热效率和功率输出；3. 探究影响空气热机性能的因素。
实验装置和方法本次实验使用的空气热机装置主要包括压缩机、热交换器、膨胀阀和冷凝器等。
实验步骤如下：1. 启动压缩机，使空气进入热交换器；2. 在热交换器中，热空气流经膨胀阀进入冷凝器；3. 冷凝器中，由于膨胀阀的作用，空气迅速膨胀，从而产生机械能；4. 测量冷凝器输入和输出的温度、压力差等数据；5. 计算空气热机的热效率和功率输出。
实验结果与分析根据实验数据计算得到的热效率为83.6%，功率输出为1200W。
结果表明该空气热机具有较高的热能利用率和较大的功率输出。
在实验过程中，我们还发现了部分异常现象。
首先，实验开始前，热交换器的内部需要进行清洁，以保证换热效果的良好。
其次，在使用过程中，冷凝器出口处的压力较大，需注意添加适量的冷却水，以防止压力过高引发安全问题。
实验结果讨论通过本次实验，我们对空气热机的工作原理和性能参数有了更深入的认识。
热效率可以作为衡量热机性能的指标之一，它表示了输入的热能中有多少被有效转化为机械能。
在实验中，我们通过测量输入和输出的热量，计算得到了较高的热效率值，说明该空气热机能较好地利用热能。
另外，通过测量功率输出可以评估空气热机在单位时间内完成的机械功。
本次实验中，我们测得了较大的功率输出，说明该空气热机在一定程度上具有较强的动力性能。
结论通过本次实验，我们对空气热机的工作原理和性能参数有了更深入的了解。
实验结果显示，该空气热机具有较高的热效率和较大的功率输出，适用于一定范围内的功率需求。
在实验过程中，我们发现了一些问题和不足之处，如热交换器清洁、冷凝器压力控制等。
这些问题需要在实际应用中给予足够的重视和解决。
空气热机实验报告
一、实验目的1. 理解空气热机的工作原理和循环过程。
2. 验证卡诺定理，分析热功转换效率。
3. 掌握空气热机实验的操作方法和数据处理技巧。
二、实验原理热机是一种将热能转换为机械能的装置。
空气热机以空气作为工作介质，结构简单，便于操作。
其工作原理基于卡诺循环，即通过在高温区和低温区之间进行热交换，将热能转换为机械能。
卡诺定理指出，在相同的高温热源和低温冷源之间工作的所有热机，其热效率相同，且等于高温热源温度与低温冷源温度之比。
即：\[ \eta = 1 - \frac{T_c}{T_h} \]其中，\(\eta\) 为热机的热效率，\(T_c\) 为低温冷源温度，\(T_h\) 为高温热源温度。
三、实验仪器与设备1. 空气热机探测仪2. 计算机3. 电加热器4. 力矩传感器5. 数据采集卡6. 铅笔、纸、计算器四、实验步骤1. 将空气热机探测仪连接到计算机上，并打开相关软件。
2. 将电加热器连接到空气热机的高温端，并设置加热功率。
3. 启动电加热器，并记录高温端温度的变化。
4. 使用力矩传感器测量热机的输出力矩，并记录转速。
5. 改变加热功率，重复步骤3和4，得到不同热源温度下的热机输出功率和转速。
6. 利用数据采集卡记录实验数据，并进行分析处理。
五、实验结果与分析1. 通过实验数据，绘制了nA/T与T/T1的关系图，验证了卡诺定理。
2. 在一定误差范围内，随着热端温度的升高，nA/T与T/T1的关系呈现线性变化。
3. 当热端温度一定时，输出功率随负载增大而增大，转速减小。
六、实验结论1. 空气热机实验验证了卡诺定理，即热机的热效率与高温热源和低温冷源的温度有关。
2. 空气热机的输出功率和转速与热源温度、负载等因素有关。
3. 本实验为理解和研究热机原理提供了有益的参考。
七、实验注意事项1. 实验过程中，注意安全，防止触电和烫伤。
2. 在操作电加热器时，要控制好加热功率，避免过热。
3. 实验数据要准确记录，并进行分析处理。
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。
简述斯特林空气热机的工作原理,循环过程的组成
简述斯特林空气热机的工作原理,循环过程的
组成
斯特林空气热机是一种以空气为工质的热机，其工作原理相比较于常
见的内燃机有所不同。
下面我们来分步骤详细的阐述斯特林空气热机
的工作原理及循环过程的组成。
步骤1：压缩空气
首先，斯特林空气热机需要通过压缩活塞将空气压缩为高温高压状态，以产生热能。
步骤2：加热空气
然后，将压缩后的空气送进加热器，通过加热器内的加热管或者火焰
等方式，将空气加热至高温高压状态，使其膨胀。
步骤3：膨胀空气
随后，膨胀的空气通过推动活塞等方式，将能量转化为机械能，推向
活塞，产生动力，以供给机器工作。
步骤4：降温空气
最后，将膨胀后的空气自动或人工地从加热器内排出，并送往冷却器中，使其自然冷却回到低温低压状态，以便下一次的循环使用。
在冷
却器中，空气通过对流的方式与外界换热，将热量散出，以降低温度。
总结一下，斯特林空气热机的循环过程大体可分为四个步骤：压缩、
加热、膨胀、降温。
它通过循环将热能转化为机械能，具有高效、环保、可靠等优点。
需要注意的是，斯特林空气热机是一种通过物理过程完成能量转化的热机，不需要燃油，也不会排放有害物质，因此被广泛应用于一些特殊的场合，如太空探索、海底开采等。
空气热机——【大学物理实验】
3. 加热电压每增加1档，按照上述方法读取数据后填入表格14.1， 直至转速超过限制（n>15rs-1，仪器会发出警告声音且加热电源 自动断开）。
实验目的
• 理解热机原理及循环过程； • 测量不同冷热端温度时的热机效率，验证卡诺定理； • 研究热机输出功率随负载及转速的变化关系。
实验原理
卡诺循环
空气热机的结构及工作原理
实验仪器
空气热机试验仪、空气热机测试仪、电加热器电源和联 机计算机。
实验内容
测1.量加顺不热时同电针冷压拨加动热到飞端第轮温1，度1热档时机（的即36热可V）运功，转转等；化待值6~，10验分钟证，卡Δ诺T >定= 1理00 ℃时，
原始数据及数据处理
X轴
Y轴
• 在证坐了标卡纸诺纸定上理作。nA/ΔT与ΔT/T1的关系图，若基本呈线性关系即验
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Thank You！
空气热机实验
2015.10.27
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。
空气热机原理实验
据示波器上的图形估算得到，其单位为焦耳；其他的数值可以根据前面的
读数计算得到。
（2）示波器P-V图面积的估算方法如下。根据仪器介绍和说明，用
Q9线将仪器上的示波器输出信号和双踪示波器的X、Y通道相连。将X
通道和Y通道的调幅旋钮旋合适档位，然后两个通道都取交流档位，并在
热器上的两个接线柱不需要区分颜色，可以任意连接。
四、实验内容及步骤
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。
（1）测量不同冷热端温度时的热功转换值
根据测试仪面板和仪器说明，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36伏。等待约6～10分钟，加热电阻丝已发红
15－电源开关：打开和关闭仪器。
4、各部分仪器的连接方法
将各部分仪器安装摆放好后，根据实验仪上的标识使用配套的连接线
将各部分仪器装置连接起来。其连接方法为：
（1）用适当的连接线将测试仪的“压力信号输入”、“T1 / T2输入”和“转
速/转角信号输入”三个接口与热机底座上对应的三个接口连接起来；
（2）用一根Q9线将主机测试仪的压力信号和双踪示波器的Y通道连
时的A，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。
三、实验仪器
本实验所用仪器为空气热机实验仪，空气热机测试仪，电加热器和电
源，以及双踪示波器。
1、空气热机实验仪
空气热机为电加热型，其结构图见图2。热机飞轮下部装有双光电门，
空气热机实验原理介绍
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。
实验八空气热机实验
学号：年级专业：姓名：实验八空气热机实验【实验目的】1．理解热机原理及热循环过程2．测量不同输入功率（冷热端温差改变）下热功转换效率，验证卡诺定理3．测量热机输出功率随负载的变化关系，计算热机实际效率【实验仪器】空气热机，热源（可选择电加热或酒精灯加热），热机实验仪，计算机（或示波器），力矩计【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，热机的热功转换效率：η （T1-T2）/T1= ΔT/ T1式中T2为冷源的绝对温度，T1为热源的绝对温度，热机冷热源的温度比值越小，热机的热功效率越高。
实验八空气热机实验
学号：年级专业：姓名：实验八空气热机实验【实验目的】1．理解热机原理及热循环过程2．测量不同输入功率（冷热端温差改变）下热功转换效率，验证卡诺定理3．测量热机输出功率随负载的变化关系，计算热机实际效率【实验仪器】空气热机，热源（可选择电加热或酒精灯加热），热机实验仪，计算机（或示波器），力矩计【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，热机的热功转换效率：η （T1-T2）/T1= ΔT/ T1式中T2为冷源的绝对温度，T1为热源的绝对温度，热机冷热源的温度比值越小，热机的热功效率越高。
空气热机实验报告
空气热机实验报告引言：近年来，气候变化日益严重，环保意识也日渐普及。
在这样的背景下，研究和利用可再生能源变得尤为重要。
而空气热机作为一种能转换热能为机械能的装置，其性能和效率备受关注。
本实验，我们旨在通过一系列实验测试，探究空气热机的特性和性能。
材料和方法：我们使用了一个基础的空气热机模型，包括一个压缩机、一个热交换器和一个膨胀机。
实验中，我们对压缩机、热交换器和膨胀机的工作参数进行了精确控制。
我们使用的主要材料是空气、热水和冷水。
在实验过程中，我们相对恒定地调节冷源温度和热源温度，并记录实验过程中的压力、温度和功率。
实验结果：1. 空气热机性能随温度差异变化我们对不同温差下的空气热机性能进行了测试。
结果表明，当温差越大时，热机的输出功率和热机效率均得到了显著提高。
这是因为较大的温差能够提供更多的热能，从而增加了压缩工作和膨胀工作所需的能量。
2. 空气热机与其他能源转换装置的对比我们将空气热机与传统燃油发动机和光伏发电进行了对比。
结果显示，空气热机在能源利用上具有一定优势。
相比于燃油发动机，空气热机不产生额外的污染物；而与光伏发电相比，空气热机在能源获取和转换过程中更加灵活，不受日照条件的限制。
这表明空气热机在可持续能源转换中有其独特的价值。
3. 空气热机的工程应用前景根据我们的实验结果和对现有研究的综合分析，我们认为空气热机在工程应用中有着广泛的前景。
例如，空气热机可以应用于工业生产过程中的余热回收，从而提高能源利用效率。
此外，空气热机还可以应用于建筑物空调系统，减少冷热能的浪费。
在未来的研究中，我们可以进一步优化空气热机的设计，提高其效率和性能，以更好地满足实际应用需求。
结论：通过本次实验，我们对空气热机的特性和性能有了更深入的了解。
在未来的工程应用中，空气热机有望作为一种可持续、高效的能源转换装置得到广泛应用。
然而，我们也意识到空气热机仍存在一些问题，如温差依赖性较强、工作参数的调控问题等。
空气热机实验原理介绍
空气热机实验原理介绍前言空气热机是一种利用空气热量转化为功的设备，它的工作原理基于热力学的原理。
本文将详细介绍空气热机的实验原理，并对其应用领域和未来发展进行探讨。
一、热力学基础热力学是研究热能和功的转化关系的学科，它是空气热机实验的基础。
根据热力学第一定律，能量是守恒的，即能量的输入等于输出。
而热力学第二定律规定了热能只能从热源高温区向低温区传递，并且在传递过程中一定会有一部分热量被转化为有用的功。
二、空气热机实验原理1. 实验装置空气热机的实验装置主要由以下几部分组成：热源、工作物质、工作物质循环系统、热交换器和功输出装置。
2. 工作原理空气热机的工作原理可以概括为以下几个步骤：（1）热源供给热量：热源（通常是燃烧炉或太阳能）提供高温的空气，将热能传给工作物质。
（2）工作物质的膨胀：高温的空气使工作物质（通常是气体）膨胀，由于膨胀过程中分子间的碰撞，使工作物质中的气体分子运动方向趋于各向同性，产生压强。
（3）热交换：膨胀后的工作物质通过热交换器与低温的空气或其它介质进行热交换，使工作物质的温度下降，从而能够继续吸收热量。
（4）压缩：工作物质在低温环境下被压缩，将吸收的热量转化为机械能，实现功的输出。
（5）工作物质循环：压缩后的工作物质再次进入热源，循环进行。
三、应用领域空气热机实验广泛应用于能源转化和环境保护等领域。
以下是一些主要的应用领域：1. 能源利用：空气热机可以将热能转化为有用的功，从而提供动力。
它可以用于发电、驱动车辆和船只等。
2. 火箭动力：空气热机在航天领域有着重要的应用，例如火箭发动机。
3. 热泵技术：热泵技术利用空气热机原理，将低温热能转化为高温热能，实现供暖和制冷等功能。
4. 回收利用：利用废热发电和余热利用等技术，可以最大限度地回收利用废热资源，提高能源利用效率。
四、未来发展随着对可再生能源的需求不断增长，空气热机作为一种高效且环保的能源转换技术，具有广阔的发展前景。
未来的发展方向有以下几个方面：1. 提高工作效率：通过提高空气热机的工作效率，实现能源利用的最大化。
空气热机实验报告
空气热机实验报告【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，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。
课件：空气热机
原始数据及数据处理
X轴
Y轴
• 在坐标纸纸上作nA/ΔT与ΔT/T1的关系图，若
基本呈线性关系即验证了卡诺定理。
钟，ΔT >= 100 ℃时，顺时针拨动飞轮，热
机即可运转；
2.减小加热电压至第 1 档（24 V），等待约10
分钟，温度和转速平衡后，记录当前加热
电压 V，并从计算机上读取热端温度T1，温
差ΔT ，转速n，P-V图面积A；（软件操作说
明请看计算机桌面）
3.加热电压每增加1档，按照上述方法读取数
据后填入表格14.1，直至转速超过限制
∆
1P-V图面积
∆---冷热端温度差
带负载时：
= 2
实验仪器
空气热机试验仪、空气热机测试仪、电加热器电源和联
机计算机。
实验内容
1.加热电压加到第11档（36
V），等待6~10分
测量不同冷热端温度时的热功转化值，验证卡诺定理
实验教学仪器。
实验目的
• 理解热机原理及循环过程；
• 测量不同冷热端温度时的热机效率，验证卡诺定理；
• 研究热机输出功率随负载及转速的变化关系。
实验原理
卡诺定理：
1. 可逆理想热机：
= /1 =
1 −2
1
= Δ/1
2. 不可逆实际热机：
≤ Δ/1
卡诺循环
空气热机的结构及工作原理
空气热机实验
2015.10.27
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，
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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
内压强减小，同时工作活塞在飞轮惯性力的作用下向上运动，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，热机效率：
η 1-T2/T1
式中T
2为冷源的绝对温度，T
1
为热源的绝对温度，热机冷热源的温
度比值越小，热机效率越高。
本装置冷源为循环水，温度基本恒定，而热源温度随加热功率的提高而升高，故输入功率越大，热机效率应越高。
2．热机作为热泵或冷泵
通过外力驱动飞轮，空气热机可以作为热泵或制冷机工作，在空气热机有两个活塞通过活塞杆连接到曲柄上，位移活塞与工作活塞有位相差90o,如果飞轮逆时针旋转，当工作活塞位于最顶端中心位移活塞向上运动，并将空气转移到被水冷却的汽缸低端（图2上）。
空气随后在低端的通过工作活塞下移而膨胀并从“冷却水”中吸收热量。
当工作活塞位于最低端中心，位移活塞向下运动并转移空气到汽缸的上端部分，此时空气被工作活塞压缩并放出热量给汽缸的顶部，这样空气热机就作为热泵工作。
如果飞轮顺时针旋转，当工作活塞处于最上端中央时，位移活塞将空气转移到上端（图2下），因此在后续工作活塞下移而导致空气的膨胀过程中将汽缸的顶部取出热量。
此时空气被位移活塞向下转移，在汽缸的低端被工作活塞压缩而给出热量给冷却水。
这就是空气热机作为制冷机工作的原理。
与图1是一样的，热机循环一周所消耗的能量等于制冷机循环一周从热端取出的热量。
在本实验中，空气热机作为热泵或制冷机工作是定性研究，机械能的供给和热能的关系的描述是通过电动马达的速度变化和汽缸顶部温度计的温度变化来进行的。
二、仪器介绍：空气热机及附件
实验装置如图3所示。
作定性实验时，只用热机及
变压器即可。
变压器为热机的加热电阻提供能量，其输出端有6
个插孔，选用不同的组合可使输出电压在2~20伏之间
变化。
压力传感器探测工作过程中汽缸内外的压强差。
位移传感器实际是1个多圈电位器，通过细线、转
向滑轮、张紧弹簧，将工作活塞与电位器的调节轮连接，
工作活塞的运动带动调节轮转动，电位器电阻的变化即
对应汽缸内气体的体积变化。
转速测量仪：采用光学法测转速。
经由来自仪器的红外线光束，再被对象上的反射贴反射到仪器，旋转信号被发送到测量仪器。
仪器如右图所示。
三、实验步骤：
1．定性观测
用手拨动飞轮（如图3所示为逆时针拨动，面向飞轮时顺时针拨动），结合图1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。
将热机的进出水管接通冷却水。
将热机加热丝导线接在变压器12伏输出端，打开变压器开关，立即用手拨动飞轮（注意拨动方向），热机即可运转。
在飞轮未另加负载时，热机输出的功率克服活塞运动及飞轮转动的摩擦力做功，因此输入功率越大，热机转速越高。
输入电压低于8伏时，热机不能正常转动，输入电压过高，仪器容易损坏，实验中允许电压值为10，12，14，16伏。
2．定量测量
转速测量仪：采用光学法测转速。
经由来自仪器的红外线光束，再被对象上的反射贴反射到仪器，旋转信号被发送到测量仪器。
分别使电压值从10，12，14，16V 逐渐增加，电压设置好后，打开开关，立即手动拨动飞轮，约过半分钟后看飞轮能否自行转动，若是不可以的话应立即关掉开关，更换更高的电压值，如此至飞轮自行转动。
然后用转速测量仪测量飞轮的转速。
重复以上操作，测量不同电压下的转速。
3.定性观察热机作为热泵或冷泵工作（图6）
a)作为热泵操作热机
（1）打开冷却水，检查水流，直到水回流出来。
（2）设置旋转开关a 到中间位置（静止），设置速度控制器b 到中间位置，打开速度控制器开关。
（3）启动热机并使热机向左旋转（逆时针旋转）。
（4）测量汽缸顶部水的温度变化。
b)作为制冷机操作热机
（1）注意冷却水是否正常。
图6空气热机作为热泵或制冷机工作的实验装置
（冷却水通过水容器底部的水泵供给）
（2）设置旋转开关a到中间位置（静止），设置速度控制器b到中间位置，打开控制器开关。
（3）启动热机并使热机向右旋转（顺时针旋转）
（4）测量汽缸顶部的温度并观察温度的下降。
四、实验结果：
1．10V时，热机的转动经过约一分钟无法自行转动。
电压12V、16V时
顺时针转动飞轮，试管里的水温逐渐减低，实验时温度降至20℃，即冷泵效果。
逆时针转动飞轮，试管里的水温逐渐升高，实验时温度升至34℃，即热泵结果。
注意事项：
1．热机为贵重进口实验仪器，汽缸等部位为玻璃制造，容易损坏，请谨慎操作
2．热机必须在通冷却水的情况下才能通电加热，连通电源前务必检查冷却水循环是否正常，工作过程中必须经常检查冷却水流动情
况。
不能允许循环冷却水的温度超过30o C。
3．热机在静止状态下严禁长时间加热，若热机运转过程中因意外原因出现停止转动，必须立即关闭电源，并用手拨动飞轮使汽缸内
气体在冷热区交换，帮助高温区冷却
4．热机工作过程中实验人员严禁离开，否则若冷却水断流或热机停转，都将使高温区温度过高而使汽缸炸裂或变形。