大物实验空气热机效率是多少
大物实验空气热机效率是多少的答案是:小于0.5%
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。
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,;
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, 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;
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。
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。
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。
热机每一循环从热源吸收的热量Q1正比于ΔT/n,n为热机转速,η正比于nA/ΔT。n,A,T1及ΔT均可测量,测量不同冷热端温度时的nA/ΔT,观察它与ΔT/ T1的关系,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。
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