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大学物理实验, 2025, 38(1): 105-112     https://doi.org/10.14139/j.cnki.cn22-1228,2025.01.019
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基于STM32-Tracker实验系统研究热机效率提高的途径
韩海英,杜若舟,刘雅楠,萨仁高娃,黄修心,刘子涵,蔡春雨
内蒙古民族大学 物理与电子信息学院,内蒙古自治区 通辽 028000
Research on Ways to Improve Thermal Efficiency Basedon the STM32-Tracker Experimental System
HAN Haiying, DU Ruozhou ,LlU Yanan , Sarengaowa,HUANG Xiuxin , LIU Zihan ,CAl Chunyu
College of Physics and Electronic Information, lnner Mongolin Minzu University,Tonglino 028043, China
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摘要 

本研究聚焦于热机效率测量,旨在为大学物理自主设计性实验提供创新思路与方法。 通过精心设计改良的斯特林热机,并搭建全新的STM32-Tracker实验系统,实现了对斯特林热机实际工作过程中压强和体积实时数据的精准获取。 利用该系统绘制出循环过程的压强?体积(P-V)图,借助数据处理软件深入探究了热机的热效率。 研究发现,改良后的热机在添加回热钢丝后展现出显著性能提升。回热钢丝的质量增加不仅促使热机转速加快,还使压强和体积的变化周期明显缩短。 尤为重要的是,热机效率随回热钢丝质量的增加而显著提高。 这一成果充分证明了回热钢丝在热机工作过程中起到了类似回热器的关键作用,有效提升了热机的能量转换效率。 这一实验系统具有成本低廉、操作简便的显著优势,有助于激发学生对物理实验的浓厚兴趣,加深学生对热机相关知识的理解与运用能力,为大学物理实验教学及热机研究提供了一定的参考价值,对开发设计性实验具有重要的指导意义。


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韩海英
杜若舟
刘雅楠
萨仁高娃
黄修心
刘子涵
蔡春雨
关键词:  斯特林热机  效率  热力学  物理实验
    
Abstract: 

This research foeuses on the measurement of heat engine elficieney ,aiming to provide innovativeideas and methods for self-designed experiments in college physies, By elaborately designing an irmprovedStirling heat engine and establishing a new STM32-'Tracker experimental system , precise real-time data ofpressure and volume during the aetual working prcess of the Stirling heat engine were achieved.Using thissystem , the pressure-volume( p-V ) diagram of the cyele process was drawn ,and the thenal eficieney of theheat engine was deeply explored with the help of data processing software."The study found that the improvedheat engine showed signifieant performanee improvement after adding regenerative steel wires,The inerease inthe mass of theregenerative steel wires not only aceelerated the rtational speed of the heat engine but alsosignificantly shortened the variation periods of pressure and volume. Particularly, the efficieney of the heatengine signifieantly inereased with, the inerease in the mass of the regenerative sleel wires,This achievementfully demonstrates that the regenerative steel wires play a key role similar to a regenerator in the workingprocess of the heat engine , effeetively improving the energy conversion eflicieney of the heat engine. Thisexperimental system has signifieant advantages of low cost and simple operation, which helps stimulatestudents’ strong interest in physies experiments, deepens students'understanding and applieation ability ofknowledge related to heat engines , provides certain referenee value for college physies experiment teaching andheat engine research , and has important guiding significance for the development of designed experiments.

Key words:  stirling heat engine    elieieney    thermodynamics    physies expeniment
               出版日期:  2025-02-25      发布日期:  2025-02-25      整期出版日期:  2025-02-25
ZTFLH:  G 642.0  
引用本文:    
韩海英, 杜若舟, 刘雅楠, 萨仁高娃, 黄修心, 刘子涵, 蔡春雨. 基于STM32-Tracker实验系统研究热机效率提高的途径 [J]. 大学物理实验, 2025, 38(1): 105-112.
HAN Haiying, DU Ruozhou , LlU Yanan , Sarengaowa, HUANG Xiuxin , LIU Zihan , CAl Chunyu. Research on Ways to Improve Thermal Efficiency Basedon the STM32-Tracker Experimental System . Physical Experiment of College, 2025, 38(1): 105-112.
链接本文:  
https://dawushiyan.jlict.edu.cn/CN/10.14139/j.cnki.cn22-1228,2025.01.019  或          https://dawushiyan.jlict.edu.cn/CN/Y2025/V38/I1/105
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