空气热机实验报告范文
空气热流动实验报告
一、实验目的1. 了解空气热流动的基本原理和影响因素。
2. 掌握空气热流动实验的基本方法。
3. 通过实验验证热传导、对流和辐射三种传热方式在空气热流动中的表现。
二、实验原理空气热流动是指热量在空气中的传递过程，主要包括热传导、对流和辐射三种方式。
热传导是指热量通过物质内部微观粒子的振动和碰撞而传递，对流是指热量通过流体（如空气）的宏观运动而传递，辐射是指热量以电磁波的形式在真空中传播。
实验中，通过改变实验条件，观察空气热流动现象，分析影响空气热流动的因素，验证三种传热方式在空气热流动中的表现。
三、实验器材1. 实验装置：空气热流动实验装置，包括电加热器、温度计、风扇、传感器、支架等。
2. 实验材料：空气、实验样品（如金属板、塑料板等）。
四、实验步骤1. 将实验装置安装好，确保各部件连接牢固。
2. 将实验样品放置在实验装置中，调整传感器位置，确保能够准确测量温度。
3. 开启电加热器，加热实验样品，同时开启风扇，使空气流动。
4. 观察并记录实验过程中空气热流动现象，包括温度变化、样品表面颜色变化等。
5. 改变实验条件，如改变加热功率、风扇转速等，重复步骤3-4，观察并记录现象。
6. 分析实验数据，验证三种传热方式在空气热流动中的表现。
五、实验结果与分析1. 实验过程中，随着电加热器加热，实验样品表面温度逐渐升高，空气温度也随之升高。
2. 开启风扇后，空气流动加快，实验样品表面温度升高速度加快，说明对流在空气热流动中起主要作用。
3. 当加热功率增加时，实验样品表面温度升高速度加快，说明热传导在空气热流动中也起一定作用。
4. 当风扇转速增加时，空气流动加快，实验样品表面温度升高速度加快，说明对流在空气热流动中起主要作用。
5. 通过实验验证，热传导、对流和辐射三种传热方式在空气热流动中都发挥作用，其中对流起主要作用。
六、实验结论1. 空气热流动过程中，热传导、对流和辐射三种传热方式都发挥作用，其中对流起主要作用。
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。
空气热机实验论文报告
空气热机试验摘要：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;卡诺循环引言: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
空气热机实验报告范文篇一：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。
空气热机原理实验
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
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。
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；
3－转速显示：显示热机的实时转速，单位为“转/每秒（n/s）”；
4－T1 /ΔT显示：可以根据需要显示热源端绝对温度或冷热两端绝对
后，用手顺时针拨动飞轮，热机即可运转（若运转不起来，可看看热机测
试仪显示的温度，冷热端温度差在100°C以上时易于起动）。
减小加热电压至24伏，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。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
加热电流I、输出力矩M可以直接从仪器上读出来，P-V图面积A可以根
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
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2020
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空气热机实验报告范文
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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。
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，对于可逆循环的理想热机，热功转换效率为：
A/Q1Q1Q2/Q1(T1T2)/T1T/T1
式中A为每一个循环中热机做的功，Q1为热机每一循环从热源吸收的热量，Q2为热机每一个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。
由于热量损失，实际的热机都不可能是理想热机，循环过程也不是可逆的，所以热机转化效率：
T/T1，只要使循环过程接近可逆循环，就是尽量提高冷源与热源的温度差。
热机循环过程从热源吸收的热量正比于nA/T，n为热机转速，所以：正比于nA/T。
测量不同热
端温度时的nA/T，观察与T/T1的关系，可验证卡诺定理。
同一功率下，调节力矩计与转轴的摩擦改变热机实际输出功率P0，计算出不同负载大小时的热机效率。
同时转速n也会改变，观察
P0n
关系图，表示同一输出功率下，输出耦合不同时输出功率随耦合的关系。
一、实验仪器与方法：
电热ZKY-RJ型空气热机实验仪如图二示
图二电加热型热机实验装置图
飞轮下部装有双电门，上面的一个用于定位工作活塞的最低位置，下面一个用于测量飞轮转动角度。
气缸的体积随工作活塞的位移而改变，活塞的位移改变通过飞轮测得，在飞轮边缘均匀排列45个挡片，由光电门信号确定飞轮位置，进而计算气缸体积。
压力传感器与工作汽缸底相通，测量汽缸的压力得到体积变化。
底座的三个插座分别与实验测试仪相连，在仪器显示窗口显示热机转速、高低温区的温度、P-V图。
加热器输出电压24V-36V可调，可根据实验的实际需要调节加热电压。
力矩计悬挂在飞轮轴上，调节螺钉可调节力矩计与转轴之间的摩擦力，由力矩计可读出摩擦力矩M，可得出热机输出功率P2nM，即单位时间内的角位移与力矩的乘积。
二、试验内容、步骤:
第一部分:测量不同热端温度的热功转换值，验证卡诺定理。
连接测试仪面板和电脑的，各仪器之间的端口，开始试验。
将加热电压加之最大档（11档），等待6~10分钟（大约在温差在100K以上），加热电阻丝已发红后，用手顺时针拨动飞轮，热机即可运转。
减小加热电压至第一档，打开电脑辅助软件，观察压力和容积信号，并把P-V图调节到最适合观察的位置。
等待大约10分钟，温度和转速平衡后，记录加热电压，读取温度和转速，记于表一中。
逐步加大加热功率，重复上
述测量过程4次以上，在表一中记录数据。
以ΔT/T为纵坐标，在坐标纸上作nA/ΔT与ΔT/T1的关系图，验证卡诺定理。
第二部分：测量不同输出功率下，转速和实际效率的变化。
在最大加热功率下，触动飞轮停止转动，在飞轮上装上力矩计，拨动飞轮，让热机继续运动。
调节力矩计的摩擦力（不要停机），待输出力矩、转速、温度稳定后，在表二中读取记录各项参数。
保持输出功率不变，逐步增大输出力矩，重复以上实验步骤5次以上。
以n为横坐标，P0为纵坐标，作出n与P0的关系图。
表示同一输出功率下，输出耦合不同时输出功率或效率随耦合的变化关系。
三、实验结果：
表一测量不同冷热端温度时的热功率转换值
表二测量热机输出功率、效率随负载及转速的变化关系
图一电脑观察到的热机实验P_V实验图图二电脑观测到的容积和压力变化曲线
四、分析与结论：
由表格数据可作图结果分析，在外加负载不变的情况下，随着热功率增大，nA/ΔT与ΔT/T1基本具有线性关系，验证了卡诺定理。
在同一加热功率下，随摩擦力矩加大，转速降低，热端温度升高，温度差加大，输出效率加大。
对于输出力矩继续加大时，输出功率如何变化，是继续变大还是转折本实验未能涉及，也是实验要改进的地方。
五、参考文献:
[1][2][3][4][5][6]
《大学物理综合设计实验》，中国海洋大学物理实验教学中心，20xx.1;张玉民，热学，中国科学技术出版社，20xx.5；常树仁，热学，南开大学出版社，20xx.7;
包科达，热物理学基础，高等教育出版社，20xx.12;
闫全英、刘迎云，热质交换原理与设备，机械工业出版社，20xx.6黄晓圣、王剑，关于卡诺定理证明的教学探讨，大学物理，20xx.21。