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卡諾循環(huán)測(cè)定裝置制造方法
【專利摘要】卡諾循環(huán)測(cè)定裝置，包括：斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，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(dòng)力活塞、配氣活塞、飛輪Ⅰ和飛輪Ⅱ、主傳動(dòng)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(guò)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(dòng)力活塞安裝在冷缸內(nèi)，配氣活塞安裝在熱缸內(nèi)，動(dòng)力活塞通過(guò)連桿Ⅰ與飛輪Ⅰ連接，配氣活塞通過(guò)連桿Ⅱ與飛輪Ⅱ連接，主傳動(dòng)軸穿過(guò)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；該裝置能夠很好的防止漏氣造成的實(shí)驗(yàn)誤差，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠。
【專利說(shuō)明】卡諾循環(huán)測(cè)定裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種測(cè)定裝置，尤其涉及一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)定卡諾循環(huán)。
【背景技術(shù)】
[0002]卡諾循環(huán)是由法國(guó)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(jī)的工作過(guò)程，是理論上效率最高的循環(huán)。而斯特林循環(huán)，則是兩個(gè)多變過(guò)程變?yōu)榈热葸^(guò)程的卡諾循環(huán)。根據(jù)斯特林循環(huán)原理制造的發(fā)動(dòng)機(jī)，具有驚人的環(huán)保、高效、穩(wěn)定等特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛用于太陽(yáng)能發(fā)電、提供潛艇動(dòng)力以及航天器動(dòng)力等領(lǐng)域。
[0003]近年來(lái)，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的研究取得了突破性進(jìn)展，能源危機(jī)更增加了世界各個(gè)國(guó)家對(duì)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的重視程度，進(jìn)一步加快了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展進(jìn)程。由于斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，隨著技術(shù)進(jìn)步和新材料的開(kāi)發(fā)，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的性能還會(huì)有很大的提高，應(yīng)用領(lǐng)域還會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)很可能成為21世紀(jì)一種主要的動(dòng)力裝置，所以我們要將斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的知識(shí)普及到大學(xué)，讓一代又一代的學(xué)生為社會(huì)創(chuàng)造出更有價(jià)值的東西。
[0004]學(xué)過(guò)熱力學(xué)的同學(xué)們都學(xué)過(guò)卡諾循環(huán)，可是不清楚其應(yīng)用，更沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。老師可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(méi)有測(cè)定卡諾循環(huán)的裝置。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為了填補(bǔ)測(cè)定卡諾循環(huán)這一領(lǐng)域的空白，本實(shí)用新型提供了一種卡諾循環(huán)測(cè)定裝置，該裝置能夠很好的防止漏氣造成的實(shí)驗(yàn)誤差，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案具體如下:
[0007]卡諾循環(huán)測(cè)定裝置，包括:斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，包括:底板、連桿I和連桿I1、冷缸、熱缸、聯(lián)體架、熱缸加熱段、動(dòng)力活塞、配氣活塞、飛輪I和飛輪I1、主傳動(dòng)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(guò)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(dòng)力活塞安裝在冷缸內(nèi)，配氣活塞安裝在熱缸內(nèi)，動(dòng)力活塞通過(guò)連桿I與飛輪I連接，配氣活塞通過(guò)連桿II與飛輪II連接，主傳動(dòng)軸穿過(guò)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；
[0008]所述的飛輪I和飛輪II是采用有機(jī)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；
[0009]所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)熱缸加熱段采用電熱帶加熱；
[0010]所述的配氣活塞和動(dòng)力活塞采用磨砂玻璃針筒。
[0011]斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)定卡諾循環(huán)的工作流程為:
[0012]加熱工作開(kāi)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°C以上，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始作卡諾循環(huán):
[0013]①定溫壓縮過(guò)程:配氣活塞停留在上止點(diǎn)附近，動(dòng)力活塞從它的下止點(diǎn)向上壓縮工質(zhì)，工質(zhì)流經(jīng)氣道時(shí)將壓縮產(chǎn)生的熱量散掉，當(dāng)動(dòng)力活塞到達(dá)它的上止點(diǎn)時(shí)壓縮過(guò)程結(jié)束。
[0014]②定容回?zé)徇^(guò)程:動(dòng)力活塞仍停留在它的上止點(diǎn)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。
[0015]③定溫膨脹過(guò)程:配氣活塞繼續(xù)下行，工質(zhì)在熱腔中繼續(xù)膨脹，推動(dòng)動(dòng)力活塞向下并對(duì)外作功。
[0016]④定容儲(chǔ)熱過(guò)程:動(dòng)力活塞保持在下止點(diǎn)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。
[0017]卡諾循環(huán)測(cè)定裝置還包括:數(shù)字測(cè)量部分；所述的數(shù)字測(cè)量部分包括:紅外測(cè)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(cè)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IXD12864和電腦串口相連接；所述的紅外測(cè)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。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果在于:利用斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證卡諾循環(huán)，做到了各個(gè)變量可控，可測(cè)；斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，采用電熱帶加熱，使源動(dòng)力可控可測(cè)，操作安全簡(jiǎn)便；缸體與活塞采用毛玻璃針筒，簡(jiǎn)化了構(gòu)造又能很好地防止漏氣造成的實(shí)驗(yàn)誤差；此斯特林發(fā)動(dòng)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(shí)驗(yàn)測(cè)試；聯(lián)體架中的氣道連通冷、熱缸，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shí)驗(yàn)測(cè)試。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]本實(shí)用新型共有附圖3幅。
[0020]圖1為卡諾循環(huán)測(cè)定裝置剖視圖；
[0021]圖2為卡諾循環(huán)測(cè)定裝置側(cè)視圖；
[0022]圖3為數(shù)字測(cè)量部分結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖中序號(hào)說(shuō)明:1、底板，2、連桿I，3、冷缸，4、聯(lián)體架，5、熱缸加熱段，6、配氣活塞，
7、飛輪II，8、主傳動(dòng)軸，9、支架，10、氣道，11、熱缸，12、連桿II，13、飛輪I，14、動(dòng)力活塞。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】和附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0025]卡諾循環(huán)測(cè)定裝置，包括:斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，包括:底板1、連桿I 2和連桿II 12、冷缸3、熱缸11、聯(lián)體架4、熱缸加熱段5、配氣活塞6、動(dòng)力活塞14、飛輪I 13和飛輪II 7、主傳動(dòng)軸8、支架9、氣道10 ;所述的支架9固定在底板I上，聯(lián)體架4安裝在支架9上，冷缸3和熱缸11通過(guò)法蘭分別安裝在支架9左右兩端的聯(lián)體架4上，所述的氣道10置于聯(lián)體架4中，用于連通冷缸3和熱缸11，超出熱缸11部分密封，所述的動(dòng)力活塞14安裝在冷缸3內(nèi)，配氣活塞6安裝在熱缸11內(nèi)，動(dòng)力活塞14通過(guò)連桿I 2與飛輪I 13連接，配氣活塞6通過(guò)連桿II 12與飛輪II 7連接，主傳動(dòng)軸8穿過(guò)支架9分別與飛輪I 13和飛輪II 7連接，飛輪I 13和飛輪II 7保持90度相位差；所述的熱缸加熱段5設(shè)置在安裝有熱缸11 一端的聯(lián)體架4上；所述的飛輪I 13和飛輪II 7是采用有機(jī)玻璃制成的，在飛輪I 13和飛輪II 7的某一條半徑上貼一條不透光的紙；斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)采用電熱帶加熱；所述的動(dòng)力活塞14和配氣活塞6采用磨砂玻璃針筒。
[0026]斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)定卡諾循環(huán)的工作流程為:
[0027]加熱工作開(kāi)始后，熱缸11內(nèi)氣體溫度升高，和冷缸3內(nèi)氣體逐漸產(chǎn)生溫度差。當(dāng)溫差達(dá)到300°C以上，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始作卡諾循環(huán):
[0028]①定溫壓縮過(guò)程:配氣活塞14停留在上止點(diǎn)附近，動(dòng)力活塞6從它的下止點(diǎn)向上壓縮工質(zhì)，工質(zhì)流經(jīng)氣道10時(shí)將壓縮產(chǎn)生的熱量散掉，當(dāng)動(dòng)力活塞6到達(dá)它的上止點(diǎn)時(shí)壓縮過(guò)程結(jié)束。
[0029]②定容回?zé)徇^(guò)程:動(dòng)力活塞6仍停留在它的上止點(diǎn)附近，配氣活塞14下行，迫使冷缸3內(nèi)的工質(zhì)流經(jīng)熱缸加熱段5，吸收熱量，使溫度升高。[0030]③定溫膨脹過(guò)程:配氣活塞14繼續(xù)下行，工質(zhì)在熱缸11中繼續(xù)膨脹，推動(dòng)動(dòng)力活塞6向下并對(duì)外作功。
[0031]④定容儲(chǔ)熱過(guò)程:動(dòng)力活塞6保持在下止點(diǎn)附近，配氣活塞14上行，工質(zhì)從熱缸11返回冷缸3，冷缸3吸收工質(zhì)的熱量，工質(zhì)溫度下降至冷缸3溫度。
[0032]卡諾循環(huán)測(cè)定裝置還包括::數(shù)字測(cè)量部分；所述的數(shù)字測(cè)量部分包括:紅外測(cè)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(cè)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IXD12864和電腦串口相連接；所述的紅外測(cè)速傳感器固定在底板I上，所述的PT100溫度傳感器固定在熱缸11上。
[0033]所述的紅外測(cè)速傳感器，采用紅外對(duì)管，當(dāng)紅外發(fā)光管和紅外接收管被擋住時(shí)，輸出高電平，反之低電平。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)上的飛輪一部分是透明的，一部分是不透明的，當(dāng)透明部分轉(zhuǎn)到紅外測(cè)速傳感器前，紅外測(cè)速傳感器輸出低電平，反之輸出高電平，并將數(shù)據(jù)傳送給處理器PIC18F452進(jìn)行處理，測(cè)出高電平和低電平的輸出時(shí)間，從而計(jì)算出轉(zhuǎn)速。
[0034]PT100溫度傳感器:用電橋電路測(cè)量熱缸溫度，再利用AD620儀表放大器進(jìn)行小信號(hào)放大，12位精度的AD轉(zhuǎn)換器采集信號(hào)并傳送給處理器PIC18F452進(jìn)行處理。
[0035]處理器PIC18F452:紅外測(cè)速傳感器和PT100溫度傳感器輸出信號(hào)由處理器PIC18F452處理后傳送給電腦串口調(diào)試軟件，SPI協(xié)議讀取AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的AD值，并且顯示在IXD屏幕上。
【權(quán)利要求】
1.卡諾循環(huán)測(cè)定裝置，其特征在于包括:斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，包括:底板(I)、連桿I (2)和連桿II (12)、冷缸(3)、熱缸(11)、聯(lián)體架(4)、熱缸加熱段(5)、配氣活塞(6)、動(dòng)力活塞(14)、飛輪I (13)和飛輪II (7)、主傳動(dòng)軸(8)、支架(9)、氣道(10);所述的支架(9 )固定在底板(I)上，聯(lián)體架(4)安裝在支架(9 )上，冷缸(3 )和熱缸(11)通過(guò)法蘭分別安裝在支架(9)左右兩端的聯(lián)體架(4)上，所述的氣道(10)置于聯(lián)體架(4)中，用于連通冷缸(3)和熱缸(11 )，超出熱缸(11)部分密封，所述的動(dòng)力活塞(14)安裝在冷缸(3)內(nèi)，配氣活塞(6)安裝在熱缸(11)內(nèi)，動(dòng)力活塞(14)通過(guò)連桿I (2)與飛輪I (13)連接，配氣活塞(6)通過(guò)連桿II (12)與飛輪II (7)連接，主傳動(dòng)軸(8)穿過(guò)支架(9)分別與飛輪I (13)和飛輪II (7)連接，飛輪I (13)和飛輪II (7)保持90度相位差；所述的熱缸加熱段(5 )設(shè)置在安裝有熱缸(11) 一端的聯(lián)體架(4 )上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卡諾循環(huán)測(cè)定裝置，其特征在于:所述的飛輪I(13)和飛輪II (7)是采用有機(jī)玻璃制成的，在飛輪I (13)和飛輪II (7)的某一條半徑上貼一條不透光的紙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卡諾循環(huán)測(cè)定裝置，其特征在于:所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)熱缸加熱段采用電熱帶加熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卡諾循環(huán)測(cè)定裝置，其特征在于:所述的動(dòng)力活塞(14)和配氣活塞(6)采用磨砂玻璃針筒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卡諾循環(huán)測(cè)定裝置，其特征在于，還包括:數(shù)字測(cè)量部分；所述的數(shù)字測(cè)量部分包括:紅外測(cè)速傳感器、PT100溫度傳感器、處理器PIC18F452、IXD12864、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(cè)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(cè)速傳感器固定在底板(I)上，所述的PT100溫度傳感器固定在熱缸(11)上。
【文檔編號(hào)】G01M15/00GK203614265SQ201320855931
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】汪韜, 潘筱涵, 周彬, 盧嘉帥, 夏澤斌, 張博珉, 李怡飛, 閻文強(qiáng) 申請(qǐng)人:汪韜