810热机效率实验讲义.docx

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热机效率综合实验仪
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引言
热效率实验仪能够作为热机或热泵使用，当它作为一个热机使用时，从高温热源发出来的热量经过电流流过一个负载电阻来做功，能够测出热机的温度、传达到热机的功率、负载电阻所消耗的功率。
温度
冷、热源的温度由仪器面板直接显示出来。
高温热源的功率（PH）
高温热源是利用电流经过电阻使其保持在一个恒定的温度，由于电阻随温度
变化，所以必须测量电流和电压来获得输入功率，PHIHVH。
负载电阻消耗的功率（P）
W
负载电阻消耗的功率经过测量已知负载电阻的电压求得：
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PW

V

2
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R
负载电阻有一个1%的允许误差。
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AAAAAA
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注意：因为电阻随温度的变化不显然，所以我们能够使用PWV来求出负
R
载电阻的功率。
当热效率实验仪作为一个热泵而不是一个热机来操作时，不能使用负载电
阻。外加电源可显示电流和电压，输入功率可用公式PIV计算得出。
WWW
间接测量的量有：，，。
内阻
按照图3接线，在有负载电阻的情况下，其等效电路量如图4所示。
由基尔霍夫定律，有
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冷端℃电压(V)
损耗功率热机
TC
冷端
Pw

热端℃
V
A
电
Th源
热端

电
源
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图3有外加负载的热机
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Vsr
V
R
图4测量内阻等效电路
在没有负载的情况下，如图
5所示，有VS
VWrVW0
R
得出内阻为r
VSVWR。
VW
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冷端℃
电压(V)
热端℃
损耗功率
热机
V
PH（open）
A
TC
Th
电
源
冷端
Pw=0
热端





电
源
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图5无外加负载的热机
热传导和热辐射
高温热源的热量一部分被热机所利用做功，而其他部分从高温热源辐射掉，
或经过热机传到冷端。假定热辐射与热传导在工作与不工作时同样，即没有负载
时，高温热源保持在相同温度下，经过加热电阻输入到高温热源的热量等于从高
温热源中辐射和传导的能量，即PH（开路）。
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从低温热源被抽走的热量
当热效率实验仪作为一个热泵工作时，从低温热源被抽走出的热量PC等于
传达到高温热源的热量PH减去做的功PW(图2)。注意当热泵工作时，如果高温热源的温度保持不变，根据能量守恒，传达到高温热源的热量等于热传导和辐射
的热量。能够经过测量无负载时的热源输入功率求得此温差下的散热（图5）。
实验1热机与温差
实验目的
确定热机的实际效率和卡诺效率是运行温度的函数。
实验准备
1.
接通仪器电源，仪器自动制冷。
2.
在右端接线柱上接上电源，调节电压，使热端温度达到实验要求。
（注意：不应在
超过
75℃时连续运行5分钟以上。）
任选下方一个负载电阻，用导线插接。
实验步骤
等待冷端与热端平衡（约5至10分钟）。若想加快这一过程，能够先逐步增大电压，等热端升温后再调回原值。
测量热，冷端温度。
测量VH,IH,VW。
重复1至3，，，记录下共6组数据。
R(Ω)TH(K)TC(K)△T(K)VH/VIH/AVW/V
计算