实验 28 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． 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(电热源 )，空气热机测试仪，双踪示波器。【仪器介绍】仪器主要包括空气热机实验仪（实验装置部分）和空气热机测试仪两部分。Ⅰ.空气热机实验仪1．电加热型热机实验仪如图28－2 所示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，下边一个用以测量飞轮转动角度。热机测试仪以光电门信号为采样触发信号。汽缸的体积随工作活塞的位移而变化，而工作活塞的位移与飞轮的位置有对应关系，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，进而计算汽缸体积。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，使用图 28－ 2 电加热型热机实验专门的线和实验测试仪相连，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24V~36V 连续可调，可以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=2π nM，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．电加热器电源①．加 热 器 电 源 前 面 板简介（见...
