第一章.实验四STIRLING热机.PDF

實驗四 STIRLING 熱機 1. 目的： 觀察Stirling 熱機運動方式，並且驗證其效率係數與能效比。 2.原理 STIRLING 熱機/stirling 循環 Carnot 循環在PV 圖上圍出的面積太小，效率雖高，並不實用：蒸氣機效率低。為 提高效率，做高壓設計，但材料不夠強，常爆炸，造成傷亡。 Stirling 牧師基於悲憫之心，乃研發stirling 熱機，在較低壓工作。特點是用兩個汽 缸，中間以回熱器相連，使加熱、冷卻均可在定容下進行。兩汽缸分別保持在高溫 及低溫，回熱器的作用是熱的暫存器，在氣體由熱汽缸流向冷汽缸時吸熱，氣流反 向時再放出。 循環如圖，分成四個步驟 1.A →B T （高），V （小） H 1 定溫膨脹：熱活塞向下，冷活塞不動 T ，V →V 由熱源吸熱Q ， H 1 2 H ，對外作工： ＝ （U 不變） W Q H H 2. B →C （高）， （大） T V H 2 定容冷卻： ， V T →T 2 H C 氣體由熱缸流回冷缸，熱量Q0 由回熱器吸收。 3. C →D T （低），V （大） C 2 定溫壓縮：T ，V →V C 2 1 向冷庫放出熱量Q ，做負功：W Q 0 C C C 4 D →A T （低），V （小） C 1 定容加熱：T →T ，V 氣體由冷缸流回熱缸 C H 1 ，從回熱器 吸熱增溫。 Q0 T η 1=− C Stirling 熱機的效率： T 。 H QC QC T C 效率係數COP （Coefficient of Performance ）= W = Q − Q = T −T 。 H C H C QC 能效比EER （Energy Efficiency Ratio ）= 。 W 3.儀器： （1）直流電供應器一台。 （2 ）Stiring Engine 套件一套。 （3 ）三用電表一台。 （4 ）電子數位溫度計兩個。 （5 ）升降座一台。 4.步驟： （1）打開電源。 （2 ）連接電源與三用電表到轉動馬達以觀察電壓、電流是否固定並紀錄。 （3 ）將溫度計放至帶動腔體上方紀錄T ，將另一溫度計放至玻璃管上方紀錄 。 T H C （4 ）記錄時間為5 分鐘。 （5 ）調整不同的電壓、電流，紀錄其T 、 。 T