[實用新型]卡諾循環(huán)測定裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320855931.0
• 申請日: 2013-12-23
• 公開（公告）號: CN203614265U
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪韜;潘筱涵;周彬;盧嘉帥;夏澤斌;張博珉;李怡飛;閻文強
• 申請（專利權(quán)）人: 汪韜
• 主分類號: F02G1/044
• 分類號: F02G1/044;G01M15/00
• 代理公司: 大連智高專利事務(wù)所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 李猛

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種測定裝置，尤其涉及一種斯特林發(fā)動機測定卡諾循環(huán)。

背景技術(shù)

卡諾循環(huán)是由法國工程師尼古拉·萊昂納爾·薩迪·卡諾于1824年提出的，用以分析熱機的工作過程，是理論上效率最高的循環(huán)。而斯特林循環(huán)，則是兩個多變過程變?yōu)榈热葸^程的卡諾循環(huán)。根據(jù)斯特林循環(huán)原理制造的發(fā)動機，具有驚人的環(huán)保、高效、穩(wěn)定等特點，現(xiàn)已廣泛用于太陽能發(fā)電、提供潛艇動力以及航天器動力等領(lǐng)域。

近年來，斯特林發(fā)動機的研究取得了突破性進展，能源危機更增加了世界各個國家對斯特林發(fā)動機的重視程度，進一步加快了斯特林發(fā)動機的發(fā)展進程。由于斯特林發(fā)動機有著得天獨厚的優(yōu)勢，隨著技術(shù)進步和新材料的開發(fā)，斯特林發(fā)動機的性能還會有很大的提高，應(yīng)用領(lǐng)域還會進一步擴展，斯特林發(fā)動機很可能成為21世紀(jì)一種主要的動力裝置，所以我們要將斯特林發(fā)動機的知識普及到大學(xué)，讓一代又一代的學(xué)生為社會創(chuàng)造出更有價值的東西。

學(xué)過熱力學(xué)的同學(xué)們都學(xué)過卡諾循環(huán)，可是不清楚其應(yīng)用，更沒聽說過斯特林發(fā)動機。老師可以通過實驗驗證的方法讓同學(xué)們更好的了解卡諾循環(huán)原理，可是現(xiàn)在大學(xué)沒有測定卡諾循環(huán)的裝置。

實用新型內(nèi)容

為了填補測定卡諾循環(huán)這一領(lǐng)域的空白，本實用新型提供了一種卡諾循環(huán)測定裝置，該裝置能夠很好的防止漏氣造成的實驗誤差，且結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案具體如下：

卡諾循環(huán)測定裝置，包括：斯特林發(fā)動機，所述的斯特林發(fā)動機，包括：底板、連桿Ⅰ和連桿Ⅱ、冷缸、熱缸、聯(lián)體架、熱缸加熱段、動力活塞、配氣活塞、飛輪Ⅰ和飛輪Ⅱ、主傳動軸、支架、氣道；所述的支架固定在底板上，聯(lián)體架安裝在支架上，冷缸和熱缸通過法蘭分別安裝在支架左右兩端的聯(lián)體架上，所述的氣道置于聯(lián)體架中，用于連通冷缸和熱缸，超出熱缸部分密封，所述的動力活塞安裝在冷缸內(nèi)，配氣活塞安裝在熱缸內(nèi)，動力活塞通過連桿Ⅰ與飛輪Ⅰ連接，配氣活塞通過連桿Ⅱ與飛輪Ⅱ連接，主傳動軸穿過支架分別與飛輪Ⅰ和飛輪Ⅱ連接，飛輪Ⅰ和飛輪Ⅱ保持90度相位差；所述的熱缸加熱段設(shè)置在安裝有熱缸一端的聯(lián)體架上；

所述的飛輪Ⅰ和飛輪Ⅱ是采用有機玻璃制成的，在飛輪Ⅰ和飛輪Ⅱ的某一條半徑上貼一條不透光的紙；

所述的斯特林發(fā)動機熱缸加熱段采用電熱帶加熱；

所述的配氣活塞和動力活塞采用磨砂玻璃針筒。

斯特林發(fā)動機測定卡諾循環(huán)的工作流程為：

加熱工作開始后，熱缸內(nèi)氣體溫度升高，和冷缸內(nèi)氣體逐漸產(chǎn)生溫度差。當(dāng)溫差達(dá)到300℃以上，斯特林發(fā)動機開始作卡諾循環(huán)：

①定溫壓縮過程:配氣活塞停留在上止點附近，動力活塞從它的下止點向上壓縮工質(zhì)，工質(zhì)流經(jīng)氣道時將壓縮產(chǎn)生的熱量散掉，當(dāng)動力活塞到達(dá)它的上止點時壓縮過程結(jié)束。

②定容回?zé)徇^程:動力活塞仍停留在它的上止點附近,配氣活塞下行，迫使冷缸內(nèi)的工質(zhì)流經(jīng)熱缸加熱段，吸收熱量，使溫度升高。

③定溫膨脹過程：配氣活塞繼續(xù)下行，工質(zhì)在熱腔中繼續(xù)膨脹，推動動力活塞向下并對外作功。

④定容儲熱過程：動力活塞保持在下止點附近，配氣活塞上行，工質(zhì)從熱缸返回冷缸，冷缸吸收工質(zhì)的熱量，工質(zhì)溫度下降至冷缸溫度。

卡諾循環(huán)測定裝置還包括：數(shù)字測量部分；所述的數(shù)字測量部分包括：紅外測速傳感器、PT100溫度傳感器、處理器PIC18F452、LCD12864、電腦串口；所述的PT100溫度傳感器，包括：AD620儀表放大器、AD轉(zhuǎn)換器；所述的紅外測速傳感器和PT100溫度傳感器接至處理器PIC18F452的輸入端，處理器PIC18F452的輸出端分別與LCD12864和電腦串口相連接；所述的紅外測速傳感器固定在底板上，所述的PT100溫度傳感器固定在熱缸上。

本實用新型的有益效果在于：利用斯特林發(fā)動機驗證卡諾循環(huán)，做到了各個變量可控，可測；斯特林發(fā)動機，采用電熱帶加熱，使源動力可控可測，操作安全簡便；缸體與活塞采用毛玻璃針筒，簡化了構(gòu)造又能很好地防止漏氣造成的實驗誤差；此斯特林發(fā)動采用立式結(jié)構(gòu)的支架比臥式結(jié)構(gòu)，更穩(wěn)定、更可靠，尤其適合課堂展示和實驗測試；聯(lián)體架中的氣道連通冷、熱缸，使結(jié)構(gòu)簡單，更可靠；使用電路反饋，直接顯示溫度、轉(zhuǎn)速，使用十分方便；另外本裝置也可用作與卡諾循環(huán)、斯特林循環(huán)有關(guān)的實驗測試。

附圖說明

本實用新型共有附圖3幅。

圖1為卡諾循環(huán)測定裝置剖視圖；

圖2為卡諾循環(huán)測定裝置側(cè)視圖；

圖3為數(shù)字測量部分結(jié)構(gòu)圖。