[实用新型]空气热机实验仪

说明书

针对现有产品的高温区存在结构加工繁琐，且易损、不利长期使用的缺陷，本实用新型提供了一种空气热机实验仪。本产品包括外玻管、加热测温装置，加热测温装置是前端开口且中空的柱状件，外玻管高温端封闭，伸入加热测温装置的中空部分；加热测温装置的加热件与测温件位于外玻管外侧周围且位于加热测温装置外壳中。产品的优化结构还包括导热金属块，导热金属块前侧面的弧型凹穴与外玻管高温端底部紧贴，弧型凹穴中部孔内安装高温端温度传感器。本产品的外玻管高温端伸入加热测温装置的中空部使高温端工作区成为一个相对闭合的外型，整体结构简洁紧凑；高温端工作区温度场传导迅速、稳定，温度数据质量高；高温端工作区热能利用水平高，产品能耗低。

技术领域

本实用新型涉及一种教学用热力学实验仪器，特别是涉及一种空气热机实验仪，属于机械领域。

背景技术

热机是将热能转换为机械能的机器，空气热机是最古老的热机之一。目前，空气热机因其结构简单，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，被广泛应用在热学实验教学中。

现有空气热机实验仪高温区的基本结构中，高温端的测温是在外玻管内进行。通常采用将传感器探入外玻管高温端内进行温度测量，因而需对外玻管打孔，并将传感器工作端伸入孔内再加以封接。这样的结构在长期使用后可能出现封接失效，传感器损坏后难以更换等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种空气热机实验仪，该实验仪的高温端测量在外玻管外进行，不必对外玻璃管壁进行破坏性操作即可取得符合实验要求的热端温度数据。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种空气热机实验仪，包括外玻管、加热测温装置，其特征在于：所述加热测温装置是前端开口且中空的柱状件；所述外玻管高温端封闭，伸入加热测温装置的中空部分；加热测温装置的加热件与测温件位于外玻管外侧周围且位于加热测温装置外壳中。

上述空气热机实验仪，加热测温装置整体结构类似末端封闭的套筒，其内包括加热件与测温件。加热测温装置套在外玻管高温端外，使加热与测量高温都在非开放的条件下进行。

在上述空气热机实验仪的优化设计中，加热测温装置的加热件、测温件与外玻管间距0mm～5mm。这样，外玻管高温端与加热测温装置构成一个近乎封闭的高温端工作区，保证加热与测量高温在近乎封闭的稳定条件下完成，减少外部空气干扰，提高采集的高温数据质量。

进一步地，加热测温装置的测温件是高温端温度传感器，高温端温度传感器的工作端位于外玻管高温端底部外侧。这样，高温端温度传感器的工作端由于靠近高温端工作区的内部空间，并且直接位于高温端底部，因而温度测量更准确。进一步优化设计是，高温端温度传感器的工作端与外玻管间距0mm～5mm；加热测温装置的加热件外玻管外侧周围间距0mm～5mm。

以上述空气热机实验仪为基本结构，本实用新型进一步提供其优化结构设计。具体是，加热测温装置包括导热金属块，导热金属块前侧面有弧型凹穴，弧型凹穴中部有孔，弧型凹穴与外玻管高温端底部紧贴；高温端温度传感器工作端位于孔内。在此优化设计中，加热测温装置增加导热金属块并将其弧型凹穴紧贴在外玻管高温端底部，利用金属热传导性能比(高温端工作区内)空气更优良的特征更快速地获取外玻管高温端在加热状态下的温度条件。同时，将高温端温度传感器工作端安装在导热金属块中，使其可以在一个更加稳定的温度场内采集温度数据。

进一步地，加热件包括环状陶瓷件，环状陶瓷件套在外玻管外周并与外玻管间距0mm～5mm；环状陶瓷件内壁安装槽内有电加热丝；导热金属块位于环状陶瓷件中空部分的后端。在此设计中，加热测温装置的加热件设计为环状，其中空部件包裹在外玻管外周均匀加热，且环状陶瓷件与外玻管间距0mm～5mm，充分保证高温端工作区内部的热稳定性。导热金属块位于环状陶瓷件中空部分的后端紧贴外玻管底部进行热传导。