空气热机原理实验
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
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。
【实验目的】空气热机原理、卡诺循环、卡诺定理【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。
图1 空气热机工作原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实际热机：η≦ΔT/ T1正比于ΔT/n，n为热机转速，η正比于热机每一循环从热源吸收的热量Q1及ΔT均可测量，测量不同冷热端温度时的nA/ΔT，观察它n A/ΔT。
n，A，T1的关系，可验证卡诺定理。
与ΔT/ T1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。
【实验仪器】ZKY-RJ型空气热机实验仪、示波器【实验内容】1．测量不同冷热端温度时的热功转换值（表1），作nA/ΔT 与ΔT/ T 1的关系图，验证卡诺定理。
2．测量热机输出功率随负载及转速的变化关系（表2），作图分析。
【注意事项】1．加热端在工作时温度很高，而且在停止加热后1小时内仍然会有很高温度，请小心操作，否则会被烫伤。
2．热机在没有运转状态下，严禁长时间大功率加热，若热机运转过程中因各种原因停止转动，必须用手拨动飞轮帮助其重新运转或立即关闭电源，否则会损坏仪器。
3．热机汽缸等部位为玻璃制造，容易损坏，请谨慎操作。
4．记录测量数据前须保证已基本达到热平衡，避免出现较大误差。
等待热机稳定读数的时间一般在10分钟左右。
空气热机实验报告
70 空气热机高树超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-T 2/T 1 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 ,如果飞轮图3 空气热机实验装置 空气热机 位移传感器 变压器压力传感器接口电路图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
专业：应用物理题目：空气热机实验目的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（或双踪示波器）实验原理热机主机由高温区，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。
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其中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。
实验步骤（1）卡诺定理1.根据空气热机仪器说明书连线。
取下力矩计，将加热电压加到36 伏左右。
等待约6～10 分钟，加热电阻丝已发红后，用手顺时针拨动飞轮运转热机。
2.减小加热电压至第1 档（24 伏左右），调节示波器，观察压力和容积信号，以及压力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。
3.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（或计算机）上读取温度和转速，开启计算机软件，使用计算机软件读取P-V 图面积S并记录。
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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。
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，由热力学第二定律可以证明，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。
就温度而言，应尽量的提高冷热源的温度差。
本实验中，A、T1及ΔT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。
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，上边的一个用以定位工作活塞的最低位置，下边的一个用以测量飞轮转动角度。
热机以光电门信号为采样触发信号。
在飞轮边缘均匀排列45个挡光片，采用光电门信号上下沿均触发方式，飞轮每转4度给出一个触发信号，由光电门信号可确定飞轮位置，由于飞轮的位置与工作活塞的位移有对应关系，而汽缸的体积随工作活塞的位移而变化，因而可计算出汽缸体积。
压力传感器通过管道在工作汽缸底部与汽缸连通，测量汽缸内的压力。
在高温和低温区都装有温度传感器，测量高低温区的温度。
底座上的三个插座分别输出转速/转角信号、压力信号和高低端温度信号，使用专门的线和实验仪相连，传送实时的测量信号。
电加热器上的输入电压接线柱分别
使用黄、黑两种线连接到电加热器电源的电压输出正负极上。
热机实验仪采集光电门信号，压力信号和温度信号，经微处理器处理后，在仪器显
示窗口显示热机转速和高低温区的温度。
在仪器前面板上提供压力和体积的模拟信号，
供连接双踪示波器显示P-V图。
所有信号均可经仪器前面板上的串行接口连接到计算机。
加热器电源为加热电阻提供能量，输出电压从24 V～36 V连续可调，可以根据实际需要
调节加热电压。
图2 电加热型热机实验装置图
力矩计悬挂在飞轮轴上，调节螺钉可调节力矩计与轮轴之间的摩擦力，由力矩计可
读出摩擦力矩M，并进而算出摩擦力和热机克服摩擦力所做的功。
经简单推导可得热机输出功率P=2πnM，式中n为热机每秒的转速，即输出功率为单位时间内的角位移与力矩的乘积。
2、加热器电源
电加热器给热机加热，采用热电阻加热方式，最高加热温度可达150 °C，其面板（见图3）上各按钮、开关、接口定义如下：
1－电流输出指示灯：当显示表显示电流输出时，该指示灯亮；
2－电压输出指示灯：当显示表显示电压输出时，该指示灯亮；
3－电流电压输出显示表：可以按切换方式显示加热器的电流或电压；
4－电压调节旋钮：根据加热需要调节电源的输出电压，调节范围为“24 V～36 V”；
5－电压输出“－”接线柱：加热器的加热电压的负端接口；
6－电压输出“＋”接线柱：加热器的加热电压的正端接口；
7－电流电压切换按键：按下显示表显示电流，弹出显示表显示电压；
8－电源开关按键：打开和关闭仪器。
9－电源输入插座：输入AC 220 V 电源，配3.15 A保险丝；
10－转速限制接口：当热机转速超过15 n/s后，主机会输出信号将电加热器电源输
出电压断开，停止加热。
图3 加热器电源面板示意图
3、空气热机测试仪
空气热机测试仪分为微机型和智能型两种型号。
微机型测试仪可以通过串口和计算机通讯，并配有热机软件，可以通过该软件在计算机上显示并读取P-V图面积等参数和观测热机波形；智能型测试仪不能和计算机通讯，只能用示波器观测热机波形。
智能型空气热机测试仪面板（见图4）上各按钮、开关、接口定义如下：
图4 空气热机测试仪面板示意图
1－T1指示灯：该灯亮表示当前的显示数值为热源端绝对温度；
2－ΔT指示灯：该灯亮表示当前显示数值为热源端和冷源端绝对温度差；
感谢您的阅读，祝您生活愉快。