卡諾循環測定裝置制造方法
【專利摘要】卡諾循環測定裝置，包括：斯特林發動機，所述的斯特林發動機，包括：底板、連桿Ⅰ和連桿Ⅱ、冷缸、熱缸、聯體架、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體架上，所述的氣道置于聯體架中，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，配氣活塞安裝在熱缸內，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；該裝置能夠很好的防止漏氣造成的實驗誤差，且結構簡單、安全可靠。
【專利說明】卡諾循環測定裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種測定裝置，尤其涉及一種斯特林發動機測定卡諾循環。
【背景技術】
[0002]卡諾循環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。而斯特林循環，則是兩個多變過程變為等容過程的卡諾循環。根據斯特林循環原理制造的發動機，具有驚人的環保、高效、穩定等特點，現已廣泛用于太陽能發電、提供潛艇動力以及航天器動力等領域。
[0003]近年來，斯特林發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動機的重視程度，進一步加快了斯特林發動機的發展進程。由于斯特林發動機有著得天獨厚的優勢，隨著技術進步和新材料的開發，斯特林發動機的性能還會有很大的提高，應用領域還會進一步擴展，斯特林發動機很可能成為21世紀一種主要的動力裝置，所以我們要將斯特林發動機的知識普及到大學，讓一代又一代的學生為社會創造出更有價值的東西。
[0004]學過熱力學的同學們都學過卡諾循環，可是不清楚其應用，更沒聽說過斯特林發動機。老師可以通過實驗驗證的方法讓同學們更好的了解卡諾循環原理，可是現在大學沒有測定卡諾循環的裝置。
實用新型內容
[0005]為了填補測定卡諾循環這一領域的空白，本實用新型提供了一種卡諾循環測定裝置，該裝置能夠很好的防止漏氣造成的實驗誤差，且結構簡單、安全可靠。
[0006]為實現上述目的，本實用新型的技術方案具體如下:
[0007]卡諾循環測定裝置，包括:斯特林發動機，所述的斯特林發動機，包括:底板、連桿I和連桿I1、冷缸、熱缸、聯體架、熱缸加熱段、動力活塞、配氣活塞、飛輪I和飛輪I1、主傳動軸、支架、氣道；所述的支架固定在底板上，聯體架安裝在支架上，冷缸和熱缸通過法蘭分別安裝在支架左右兩端的聯體架上，所述的氣道置于聯體架中，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，配氣活塞安裝在熱缸內，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置在安裝有熱缸一端的聯體架上；
[0008]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；
[0009]所述的斯特林發動機熱缸加熱段采用電熱帶加熱；
[0010]所述的配氣活塞和動力活塞采用磨砂玻璃針筒。
[0011]斯特林發動機測定卡諾循環的工作流程為:
[0012]加熱工作開始后，熱缸內氣體溫度升高，和冷缸內氣體逐漸產生溫度差。當溫差達到300°C以上，斯特林發動機開始作卡諾循環:
[0013]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，工質流經氣道時將壓縮產生的熱量散掉，當動力活塞到達它的上止點時壓縮過程結束。
[0014]②定容回熱過程:動力活塞仍停留在它的上止點附近，配氣活塞下行，迫使冷缸內的工質流經熱缸加熱段，吸收熱量，使溫度升高。
[0015]③定溫膨脹過程:配氣活塞繼續下行，工質在熱腔中繼續膨脹，推動動力活塞向下并對外作功。
[0016]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，工質從熱缸返回冷缸，冷缸吸收工質的熱量，工質溫度下降至冷缸溫度。
[0017]卡諾循環測定裝置還包括:數字測量部分；所述的數字測量部分包括: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IXD12864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。
[0018]本實用新型的有益效果在于:利用斯特林發動機驗證卡諾循環，做到了各個變量可控，可測；斯特林發動機，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，簡化了構造又能很好地防止漏氣造成的實驗誤差；此斯特林發動采用立式結構的支架比臥式結構，更穩定、更可靠，尤其適合課堂展示和實驗測試；聯體架中的氣道連通冷、熱缸，使結構簡單，更可靠；使用電路反饋，直接顯示溫度、轉速，使用十分方便；另外本裝置也可用作與卡諾循環、斯特林循環有關的實驗測試。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]本實用新型共有附圖3幅。
[0020]圖1為卡諾循環測定裝置剖視圖；
[0021]圖2為卡諾循環測定裝置側視圖；
[0022]圖3為數字測量部分結構圖。
[0023]圖中序號說明:1、底板，2、連桿I，3、冷缸，4、聯體架，5、熱缸加熱段，6、配氣活塞，
7、飛輪II，8、主傳動軸，9、支架，10、氣道，11、熱缸，12、連桿II，13、飛輪I，14、動力活塞。
【具體實施方式】
[0024]下面結合【具體實施方式】和附圖對本實用新型進一步說明。
[0025]卡諾循環測定裝置，包括:斯特林發動機，所述的斯特林發動機，包括:底板1、連桿I 2和連桿II 12、冷缸3、熱缸11、聯體架4、熱缸加熱段5、配氣活塞6、動力活塞14、飛輪I 13和飛輪II 7、主傳動軸8、支架9、氣道10 ;所述的支架9固定在底板I上，聯體架4安裝在支架9上，冷缸3和熱缸11通過法蘭分別安裝在支架9左右兩端的聯體架4上，所述的氣道10置于聯體架4中，用于連通冷缸3和熱缸11，超出熱缸11部分密封，所述的動力活塞14安裝在冷缸3內，配氣活塞6安裝在熱缸11內，動力活塞14通過連桿I 2與飛輪I 13連接，配氣活塞6通過連桿II 12與飛輪II 7連接，主傳動軸8穿過支架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設置在安裝有熱缸11 一端的聯體架4上；所述的飛輪I 13和飛輪II 7是采用有機玻璃制成的，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；斯特林發動機采用電熱帶加熱；所述的動力活塞14和配氣活塞6采用磨砂玻璃針筒。
[0026]斯特林發動機測定卡諾循環的工作流程為:
[0027]加熱工作開始后，熱缸11內氣體溫度升高，和冷缸3內氣體逐漸產生溫度差。當溫差達到300°C以上，斯特林發動機開始作卡諾循環:
[0028]①定溫壓縮過程:配氣活塞14停留在上止點附近，動力活塞6從它的下止點向上壓縮工質，工質流經氣道10時將壓縮產生的熱量散掉，當動力活塞6到達它的上止點時壓縮過程結束。
[0029]②定容回熱過程:動力活塞6仍停留在它的上止點附近，配氣活塞14下行，迫使冷缸3內的工質流經熱缸加熱段5，吸收熱量，使溫度升高。[0030]③定溫膨脹過程:配氣活塞14繼續下行，工質在熱缸11中繼續膨脹，推動動力活塞6向下并對外作功。
[0031]④定容儲熱過程:動力活塞6保持在下止點附近，配氣活塞14上行，工質從熱缸11返回冷缸3，冷缸3吸收工質的熱量，工質溫度下降至冷缸3溫度。
[0032]卡諾循環測定裝置還包括::數字測量部分；所述的數字測量部分包括: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IXD12864和電腦串口相連接；所述的紅外測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]所述的紅外測速傳感器，采用紅外對管，當紅外發光管和紅外接收管被擋住時，輸出高電平，反之低電平。斯特林發動機上的飛輪一部分是透明的，一部分是不透明的，當透明部分轉到紅外測速傳感器前，紅外測速傳感器輸出低電平，反之輸出高電平，并將數據傳送給處理器PIC18F452進行處理，測出高電平和低電平的輸出時間，從而計算出轉速。
[0034]PT100溫度傳感器:用電橋電路測量熱缸溫度，再利用AD620儀表放大器進行小信號放大，12位精度的AD轉換器采集信號并傳送給處理器PIC18F452進行處理。
[0035]處理器PIC18F452:紅外測速傳感器和PT100溫度傳感器輸出信號由處理器PIC18F452處理后傳送給電腦串口調試軟件，SPI協議讀取AD轉換器轉換的AD值，并且顯示在IXD屏幕上。
【權利要求】
1.卡諾循環測定裝置，其特征在于包括:斯特林發動機，所述的斯特林發動機，包括:底板(I)、連桿I (2)和連桿II (12)、冷缸(3)、熱缸(11)、聯體架(4)、熱缸加熱段(5)、配氣活塞(6)、動力活塞(14)、飛輪I (13)和飛輪II (7)、主傳動軸(8)、支架(9)、氣道(10);所述的支架(9 )固定在底板(I)上，聯體架(4)安裝在支架(9 )上，冷缸(3 )和熱缸(11)通過法蘭分別安裝在支架(9)左右兩端的聯體架(4)上，所述的氣道(10)置于聯體架(4)中，用于連通冷缸(3)和熱缸(11 )，超出熱缸(11)部分密封，所述的動力活塞(14)安裝在冷缸(3)內，配氣活塞(6)安裝在熱缸(11)內，動力活塞(14)通過連桿I (2)與飛輪I (13)連接，配氣活塞(6)通過連桿II (12)與飛輪II (7)連接，主傳動軸(8)穿過支架(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 )設置在安裝有熱缸(11) 一端的聯體架(4 )上。
2.根據權利要求1所述的卡諾循環測定裝置，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.根據權利要求1所述的卡諾循環測定裝置，其特征在于:所述的斯特林發動機熱缸加熱段采用電熱帶加熱。
4.根據權利要求1所述的卡諾循環測定裝置，其特征在于:所述的動力活塞(14)和配氣活塞(6)采用磨砂玻璃針筒。
5.根據權利要求1所述的卡諾循環測定裝置，其特征在于，還包括:數字測量部分；所述的數字測量部分包括:紅外測速傳感器、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(I)上，所述的PT100溫度傳感器固定在熱缸(11)上。
【文檔編號】G01M15/00GK203614265SQ201320855931
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年12月23日 優先權日:2013年12月23日
【發明者】汪韜, 潘筱涵, 周彬, 盧嘉帥, 夏澤斌, 張博珉, 李怡飛, 閻文強 申請人:汪韜
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
