空气热机实验原理简述

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 在已经发展了内燃机、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。

一、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。

二、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，以及汽缸、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

1

利用空气热机验证卡诺定理

田群 王静菊

（中国海洋大学 海洋环境学院 海洋气象系，山东青岛，266100）

摘 要：本文介绍了利用空气热机验证卡诺定理的原理和方法。得到实验结果与卡诺定理的理 论值基本一致，并对产生误差的原因做了讨论。 关键词： 卡诺定理； 空气热机； 热效率

卡诺定理（Carnot Theorem）是法国物理学家尼古拉·卡诺（Nicolas Carnot）在前人工作的基础上于1924年提出的。此定理说明热机的最大热功率只与高温热源与低温热源之间的温度差有关，即：

TC 为低温热源的绝对温度，TH 为高温热源的绝对温度[1]。空气热机是以空气为工作物质的热机，在1816年由伦敦牧师罗伯特·斯特林（Robert Stirling）发明，因此又称为“斯特林发动机”，是最古老的热机之一[2]。本文将利用空气热机验证卡诺定理，并对空气热机的效率低于卡诺热机效率的原因做一些分析。

1 空气热机的工作原理

空气热机的工作部分结构如图1，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

综合设计与创新物理实验

空气热机实验报告

学 院: XX学院

学生姓名: XX 学 号: XX

二零XX年X月X日

空气热机实验报告

摘要：空气热机是利用空气不同温度的空气导致不同气压的原理，使空气产生流动从而将热能转换为机械能的机器。本实验测量了不同的冷热端温度时的热功转换值及热机输出功率随负载及转速的变化关系，验证了卡诺定理，探讨出热机效率的影响因素。 关键词：空气热机 卡诺定理 热工转换 输出功率 1 实验过程 1.1 实验原理

空气热机主机由高温区，低温区，工作活塞及气缸，位移活塞及气缸，飞轮，连杆，热源等部分组成。工作活塞使气缸内气体封闭，并在气体的推动下向外做功。当工作活塞处于最低端时，位移活塞迅速左移，使气缸内气体向高温区流动；进入高温区的气体温度升高，使气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；工作活塞处于最顶端时，位移活塞迅速右移，使气缸内气体向低温区流动，进入低温区的气体温度降低，使气缸内压强减小，同时工作活塞在飞轮惯性力的作用下向下移动，完成循环。

卡诺根据对热机效率的研究而得出了卡诺定理。对于循环过程可逆的理想热机，热机转换效率：

η=A/

综合设计与创新物理实验

空气热机实验报告

学 院: XX学院

学生姓名: XX 学 号: XX

二零XX年X月X日

空气热机实验报告

摘要：空气热机是利用空气不同温度的空气导致不同气压的原理，使空气产生流动从而将热能转换为机械能的机器。本实验测量了不同的冷热端温度时的热功转换值及热机输出功率随负载及转速的变化关系，验证了卡诺定理，探讨出热机效率的影响因素。 关键词：空气热机 卡诺定理 热工转换 输出功率 1 实验过程 1.1 实验原理

空气热机主机由高温区，低温区，工作活塞及气缸，位移活塞及气缸，飞轮，连杆，热源等部分组成。工作活塞使气缸内气体封闭，并在气体的推动下向外做功。当工作活塞处于最低端时，位移活塞迅速左移，使气缸内气体向高温区流动；进入高温区的气体温度升高，使气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；工作活塞处于最顶端时，位移活塞迅速右移，使气缸内气体向低温区流动，进入低温区的气体温度降低，使气缸内压强减小，同时工作活塞在飞轮惯性力的作用下向下移动，完成循环。

卡诺根据对热机效率的研究而得出了卡诺定理。对于循环过程可逆的理想热机，热机转换效率：

η=A/

1、空气的性质

实 验 一：空气占据空间

实验器材：平口杯、水槽、餐巾纸、水、抹

操作步骤：实验现象：平口杯内的纸没有潮湿。实验结论：空气占据空间。注意事项：

布。

1、将水槽装上水。

2、将餐巾纸塞进平口杯内，紧

贴在平口杯底部。

3、将平口杯的杯口朝下，竖直

扣入水槽中。

4、把平口杯竖直地从水槽中提

出来，用抹布将杯口擦干，观察杯底的纸是否潮湿。

1、玻璃仪器，要轻拿轻放。

2、将平口杯从水槽中提出来时，杯子不能倾斜。

3、做完实验后要整理好实验器材。

实 验 二：压缩空气有弹性 实验器材：塑料袋 操作步骤：

1、打开熟料袋捕捉空气。

2、右手捏紧袋口，平放在桌面上。 3、左手反复轻压袋子，仔细体会手上

的感觉和观察松开手后袋子的变化。

实验现象: 用手压塑料袋会感觉吃力；松开

手后，塑料袋恢复原来的样子。

实验结论：被压缩的空气有弹性。 实验课题：压缩空气有弹性

注意事项：压塑料袋时不要用力过大，以免

塑料袋破裂。

实验课题：压缩的空气有弹性

实验器材：注射器、橡皮

操作步骤：1、抽一针筒空气。

实验现象：平口杯内的纸没有湿。实验结论：空气能占据空间。注意事项：2、将餐巾纸塞进平口杯内，紧贴在平口杯底部

空气参数测定实验

一、 实验目的

空气调节的任务在于采用人工的方法，创造并保持一种能满足人的健康舒适要求以及满足生产过程和科学实验要求的空气环境。通常把影响人的冷热和舒适感觉的四个因素称为气象条件。即：空气温度、空气相对湿度、空气流动速度及物体表面温度。而空气的气象条件是可以用各种仪表进行测量的。本实验的目的就是要掌握这些仪表的基本特性及测定方法。

二、 实验原理及方法 （一）：空气温度的测量

用于测量室内空气温度的仪表很多。如：玻璃液体温度计、热电偶温度计和电阻温度计等。本实验主要采用玻璃液体温度计进行测量。

室内空气温度通常在离地1.5米的高度上进行测量，并将温度读书记录下来。使用玻璃温度计时应注意下列各点：

1、 读数时应手持温度计的上端，使眼睛、刻度线和液面相平进行读数。

若眼睛偏高，读数值偏低。眼睛偏低，读数偏高。 2、 人体应稍许离开温度计，不得用手接触温包。

3、 温度计放在测点需液柱处于稳定后方能进行读数。读数要尽量快，先

读小数后读整数，以防人体靠近后产生误差。 4、 温度计不应放在受强烈辐射的地点进行测量。 （二）：空气湿度的测量 本实验主要测量仪表：干湿球温度计、电子温湿度仪、毛发温湿度

表。

1、干湿球温度计

读出干球温

第二章 DWDM简要原理 第一节 什么是波分复用？ 第二章 DWDM简要原理

第一节 什么是波分复用？

不管是PDH还是SDH都是在一根光纤上传送一个波长的光信号，这是对光纤巨大带宽资源的极大浪费。可不可以在一根光纤中同时传送几个波长的光信号呢？就象模拟载波通信系统中有几个不同频率的电信号在一根电缆中同时传送一样？实践证明是可以的。在发送端，多路规定波长的光信号经过合波器后从一根光纤中发送出去，在接收端，再通过分波器把不同波长的光信号从不同的端口分离出来。如图一所示： 合波分波分波合波

图一

在一根光纤中传送的相临信道的波长间隔比较大的时候（比如为两个不同的传输窗口），我们称其为波分复用（WDM）；而在同一传输窗口内应用有较多的波长时，我们就称其为密集波分复用（DWDM）；在我们平常所说的或所听到的“波分”一般就是指的密集波分复用（DWDM）。实际系统中有双纤双向系统和单纤双向系统。单纤双向系统虽然能减少一半光器件和一般光缆，但技术难度较大，目前应用中双纤双向系统还是居多。图一所示系统就是双纤双向系统。

第二章 DWDM简要原理

姓名： 班级2009073学号

SDH的复用原理

SDH复用是一种使多个低阶通道层的信号适配进高阶通道层或把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程。SDH的复用包括两种情况：一种是低阶的SDH信号复用成高阶SDH信号；另一种是低速支路信号[1]。

SDH的基本复用单元包括标准容器(C)、虚容器(VC)、支路单元(TU)、支路单元组(TUG)、管理单元(AU)和管理单元组(AUG)复用主要通过字节间插复用方式来完成的，复用的个数是4合一。在复用过程中保持帧频不变，这就意味着高一级的STM-N信号速率是低一级的STM-N信号速率的4倍。在进行字节间插复用过程中，各帧的信息净负荷和指针字节按原值进行间插复用，而段开销则会有些取舍。在复用成的STM-N帧中，SOH并不是所有低阶SDH帧中的段开销间插复用而成，而是舍弃了一些低阶帧中的段开销。

1.传统的将低速信号复用成高速信号的方法

传统的将低速信号复用成高速信号的方法有两种。这两种复用方式都有一些缺陷，比特塞入法无法直接从高速信号中上/下低速支路信号；固定位置映射法引入的信号时延过大。

1.1 比特塞入法（又叫做码速调整法）

这种方法利用固定位置的比特塞入指示来

OpCity设备常见告警产生原理简述

第一部分SDH层面告警

一、 前言：

在接触到SDH中的各类型告警之前，我们有必要了解与SDH告警产生相关的一些基本的概念和常识，以使我们更好的深入理解SDH设备告警产生的机理。

在SDH的帧结构中有着丰富的开销字节，包括再生段开销、复用段开销和通道开销。借助开销字节传递的告警、性能信息，使得SDH系统具有很强的在线告警和误码监测能力。通过对这些告警信息的产生方式和检测方式的了解，可以做到对故障的快速定位。

为了便于对主要告警产生的位置以及产生方式的说明，根据信号流的流向，我们将其分为下行信号流和上行信号流。下行信号流，是指信号流向为SDH接口→交叉板→PDH接口方向路由。与此相反，上行信号流则是指信号流向为PDH接口→交叉板→SDH接口方向路由。另外，根据不同位置模块对不同层次开销的处理，我们将信号流分为高阶部分（SDH接口←→交叉板）和低阶部分（交叉板←→PDH接口）。

针对业务信号，有两种通用的告警方式，一种是AIS告警，全称为信号告警指示，它会对下级信号插入全“1”，表示该信号不可用，常见的ASI告警包括MS-AIS、HP-AIS、LP-AIS、PDH-AIS等；另一种是RDI告警，全称为远端信号

简述计轴设备的原理和特点

摘要：本文通过分析计轴的工作原理和技术特点，得出计轴设备不仅具备检查长轨道区间的能力，也解除了长期以来因道床潮湿和钢轨生锈而影响铁路正常运行所带来的困扰。

关键词：计轴设备；工作原理； 一、计轴的工作原理

与传统的轨道电路设备相比，计轴设备最大优势在于它对道床电阻、分路电阻、轨枕、轨缝位置、轨道区段长度、电气化区段牵引回流的连接没有限制条件。总之，计轴设备的应用与轨道状况无关，这使其不仅具备检查长轨道区间的能力，也解除了长期以来因道床潮湿和钢轨生锈而影响铁路正常运行所带来的困扰。其基本原理:在定义的轨道区段的两端，选择在同一侧的一根钢轨上安装两个计轴传感器探测通过的车轮，如图3.1.1所示。当车轮通过时，它改变了传感器的发送器和接收器之间的交变磁场，从而改变了接收线圈上的感应电压或相位值，计轴设备根据其交变磁场的变化频率和其变化的时间顺序判断通过的列车轴数，识别列车运行的方向。计轴主机处理从计轴轨旁盒传来的计轴传感器变化信息、比较进人区段的轴数和离开区段的轴数，给出轨道空闲/占用的指示。

计轴设备主要由计轴传感器、计轴轨旁盒、室内计轴主机三部分构成。计轴传感器安装于轨道的

一根轨条上，计轴轨旁盒介于计轴传感器和