空气热机实验报告
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.。
空气热机原理实验
空气热机原理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，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。
虽然现在已经发展了内燃机、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。
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。
二、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，以及汽缸、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。
空气热机实验报告范文
2020空气热机实验报告范文Contract Template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。
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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。
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。
空气热机原理实验
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
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
在已经发展了内燃机、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。
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。
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。
本实验中，A、T1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱΔT均可测量，A与η成正比，测量不同冷热端温度
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。
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，A为纵坐标，在坐标纸上作A与ΔT/ T1的关系图，
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。
空气热机特性实验数据
空气热机特性实验数据本次实验旨在研究空气热机的特性，并通过实验数据进行分析和讨论。
实验过程中，我们使用了一台空气热机模拟器，并通过改变不同的参数来观察空气热机的变化特性。
首先，我们进行了空气热机的泵入温度与压缩比实验。
在该实验中，我们改变了泵入空气的温度，并记录了压缩机输出的压力和温度数据。
实验数据表明，当泵入温度较低时，压缩机的压缩比较小，输出压力和温度也较低。
而当泵入温度较高时，压缩机的压缩比较大，输出压力和温度也相应提高。
通过实验数据的分析，我们得出了空气热机泵入温度与压缩比的正相关性，即泵入温度越高，压缩比越大。
最后，我们还进行了空气热机在不同负荷下的性能实验。
在该实验中，我们改变了空气热机的负荷，即改变了热机输出的功率，并记录了热机输入功率、热机的热量输出和排出的废热水温度。
实验数据表明，当空气热机的负荷较低时，热机的输入功率、热量输出较低，废热水温度较高。
而当空气热机的负荷较高时，热机的输入功率、热量输出也相应提高，废热水温度也降低。
通过实验数据的分析，我们得出了空气热机在不同负荷下的性能规律，即负荷越大，热量输出越高，废热水温度越低。
综上实验数据的分析，我们得出了以下结论：1、空气热机泵入温度与压缩比呈正相关性；2、空气热机压缩比和下冷却水流量对于热机的热量输出和废热水温度有影响，即压缩比和下冷却水流量越大，热量输出越高，废热水温度越低；3、空气热机在不同负荷下的性能规律为，负荷越大，热量输出越高，废热水温度越低。
这些结论对于研究空气热机的特性具有一定的参考价值，并有助于优化空气热机的性能。
此外，我们还需要进一步加强对于空气热机的研究，探究其更为深刻的特性和工作规律，从而更好地推动空气热机的应用发展。
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，
空气热机实验报告
空气热机实验报告1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：TC 为低温热源的绝对温度，TH 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。
2图1 空气热机装置原理图Fig.1 the structure of Stirling engine 明了卡诺定理的正确性。
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。
空气热机循环实验报告
一、实验目的1. 理解空气热机的工作原理及循环过程。
2. 掌握空气热机的操作方法。
3. 验证卡诺定理。
4. 分析空气热机的效率及其影响因素。
二、实验原理空气热机是一种将热能转换为机械能的装置，其工作原理基于热力学第一定律和第二定律。
实验中，通过改变热端温度，测量热功转换值，作出nA/T与T/T1的关系图，验证卡诺定理。
同时，逐步改变力矩大小，观察热机输出功率及转速的变化，计算热机实际转化效率。
三、实验仪器与材料1. 空气热机探测仪2. 计算机3. 电加热器4. 力矩传感器5. 气缸6. 活塞7. 飞轮8. 连杆9. 热源四、实验步骤1. 将空气热机探测仪、计算机等仪器连接好，确保设备运行正常。
2. 将电加热器连接到热源，调节温度，使热端温度达到实验要求。
3. 通过空气热机探测仪测量热功转换值，记录数据。
4. 改变热端温度，重复步骤3，记录不同温度下的热功转换值。
5. 利用计算机绘制nA/T与T/T1的关系图，验证卡诺定理。
6. 逐步改变力矩大小，观察热机输出功率及转速的变化，记录数据。
7. 计算热机实际转化效率。
五、实验结果与分析1. 通过实验数据，绘制nA/T与T/T1的关系图，发现随着热端温度升高，nA/T与T/T1的关系呈现线性变化，验证了卡诺定理。
2. 当热端温度一定时，输出功率随负载增大而变大，转速减小。
这说明在热端温度不变的情况下，热机输出功率与负载成正比，与转速成反比。
3. 通过计算热机实际转化效率，发现其与理论效率存在一定差距。
分析原因如下：- 热阻：热阻会导致热量在热流路径上损失，降低热机效率。
- 热漏：热漏会导致热量从热端流失到冷端，降低热机效率。
- 回热损失：回热损失会导致热量在循环过程中损失，降低热机效率。
六、实验结论1. 通过本次实验，成功验证了卡诺定理，加深了对热机原理及循环过程的理解。
2. 实验结果表明，空气热机在实际运行过程中存在热阻、热漏和回热损失等因素，导致其实际转化效率低于理论效率。
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，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．（选做）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】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。
空气加热实验报告
一、实验目的1. 了解空气加热的基本原理和过程。
2. 掌握空气加热设备的操作方法。
3. 探讨影响空气加热效果的因素。
4. 分析空气加热实验数据，验证实验结论。
二、实验原理空气加热实验是通过加热设备将空气中的热量传递给空气，使空气温度升高。
实验过程中，利用热交换原理，将热源的热量传递给空气，使空气温度升高。
实验原理如下：Q = cmΔt式中：Q为传递的热量；c为空气的比热容；m为空气的质量；Δt为空气温度的变化。
三、实验设备与材料1. 空气加热设备：电加热器、风机、加热管道等。
2. 测量仪器：温度计、湿度计、流量计等。
3. 实验材料：空气、加热介质等。
四、实验步骤1. 准备实验设备，确保设备正常运行。
2. 调节电加热器功率，使空气加热设备达到预定温度。
3. 通过风机将空气送入加热管道，使空气在加热管道中流动。
4. 利用温度计测量加热前后空气的温度变化。
5. 记录实验数据，包括空气温度、湿度、流量等。
6. 分析实验数据，验证实验结论。
五、实验结果与分析1. 实验结果实验过程中，空气加热设备运行正常，加热管道内空气温度逐渐升高。
实验数据如下：实验次数 | 空气温度（℃） | 湿度（%） | 流量（m³/h）---------|----------------|------------|--------------1 | 20 | 50 | 5002 | 40 | 45 | 5003 | 60 | 40 | 5002. 实验分析（1）空气加热效果与加热时间的关系随着加热时间的延长，空气温度逐渐升高，但升高速度逐渐减慢。
这是由于加热设备的热量传递效率逐渐降低，以及空气加热过程中热量的损失。
（2）空气加热效果与加热功率的关系加热功率越高，空气加热效果越好。
当加热功率达到一定值后，空气加热效果趋于稳定。
（3）空气加热效果与空气流量、湿度、管道材质等因素的关系空气流量、湿度、管道材质等因素都会影响空气加热效果。
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。
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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。
图1 空气热机装置原理图
Fig.1 the structure of Stirling engine
2数据的整理与分析
调整加热电压4次，得到4组空气热机的运行数据，如表1。
在测量以上四组数据时，电流始终稳定在0.39A。
表1 空气热机的运行数据
Table1 operation figure of Stirling engine
加热电压热端温度温度差A(P-V)面热机转速V/v T1/K△T/K J n /(r·s-1) 25.7 492.0 166.6 0.078 13.5 27.6 502.1 178.7 0.075 10.3 29.6 514.5 188.0 0.074 12.0 32.7 532.6 202.4 0.072 15.0
以△T/T1为横坐标，以nA/△T为纵坐作图，得到图2。
横坐标△T/T1为根据卡诺定理得到的理论上的最大效率，在不考虑各种损失的情况下，空气热机的效率应该等于卡诺循环的效率。
但在实际实验中，存在
图2 △T/T1-nA/△T 图
Fig.2 graph of △T/T1-nA/△T
种种因素使得空气热机的效率大大低于卡诺循环效率。
例如：Halit指出工质的泄露对空气热机的性能有重大影响[3]。
关于效率损失将在本文第三部分做进一步的探讨。
nA 为卡诺热机的输出功率,nA/△T可表示空气热机的热效率。
二者大体上呈线性关系，说明了卡诺定理的正确性。
3效率损失的原因
根据苏国珍，李子浚在1999年的工作[4]，影响空气热机效率低于卡诺热机的因素主要有三个：热阻，热漏和回热损失。
3.1热阻的影响
热阻是热量在热流路径上遇到的阻力，反应的是介质的传热能力。
热阻存在使传热需要时间和温差，且时间越短温差越大。
只有当时间趋近于正无穷时温差才趋近于零。
这是热阻的最主要特征。
3.2热漏的影响
热漏的影响与热阻恰好相反，因为热漏量与循环周期T呈正比，从而周期越长热漏损耗越严重。
当T→∞时，P→0，实际上高温热源所提供的热量全部被热漏消耗掉。
它的效果是使高温热源的热量流到低温热源去。
3.3回热损失的影响
回热损失不影响热机的输出功率，但它使给定功率下的效率降低。
它的总效果是每一次循环都有Q的热量由高温热源流到低温热源去。
4 结论
（1）△T/T-nA/△T图像大体呈线性关系从而与卡诺定理基本相符，进而证明了卡诺定理的正确性。
.
（2
）影响空气热机热效率低于卡诺热机的
原因主要有三个：热阻，热漏和回热损失。
参考文献:
[1]宋德生. 卡诺及卡诺热机理论的创立 [J]. 物理教师。
1986,(5): 46-48 [2][3] 徐行，宋鸿杰. 斯特林发动机的研究与发展 [J]. 四川兵工学报。
2011,32（6）: 104-107
[4]苏国珍，严子浚. 斯特林热机的优化性能[J]. 应用科学学报。
1999,17（2）: 206-210
Verify Carnot Theorem by Using Stirling Eingine
Qun Tian Jingju Wang
(College of Physical and Environmental Oceanography, Ocean University of China, Qingdao 266100) Abstract:
This paper is talking about how to verify Carnot Theorem by using Stirling engine. The result shows correspondence with the theory. And the possible cause of error is also discussed.
Key words：Carnot theorem; Stirling engine；heat efficenty。