一、核心摘要

该设备为工程热力学核心教学与科研实验设备，主要面向本科工程热力学、热能工程、动力工程、热工基础等课程教学、工程实训及基础科研工作，可系统完成朗肯循环全过程模拟、循环各工况参数测定、热力过程特性分析等核心热工基础实验项目，是高校开展蒸汽动力循环理论验证、热力系统特性探究的关键实训设备。

设备核心用于测定不同运行负荷、不同工质参数工况下，朗肯循环的蒸发压力、冷凝压力、过热温度、循环流量、做功功率、热效率等关键热力参数，精准探究蒸汽动力循环中压力、温度、流量等工况参数与循环性能的耦合变化规律，明确等压吸热、绝热膨胀、等压放热、绝热压缩四大典型热力过程的判定特征与能量转换机理。装置可完整复现基础朗肯循环工况，实时展示锅炉工质汽化吸热、蒸汽过热、汽轮机膨胀做功、冷凝器冷凝放热、给水泵升压回水的全流程工作状态，清晰呈现工质相态变化、热能与机械能转化、能量损耗产生的物理过程，帮助使用者直观理解蒸汽动力循环能量转换的核心原理与运行机制。

同时，该装置搭载高精度数据采集与智能控制系统，支持实验参数实时采集、动态记录与同步分析，可支撑学生开展朗肯循环特性探究、动力系统工况标定、热力循环损耗分析、循环优化方案验证等创新实训与基础性科研实验，全面覆盖基础验证性实验、综合设计性实验与创新性实验需求。

设备适配高校能源与动力工程、热能工程、建筑环境与能源应用、机械工程、化工工程、新能源科学与工程等多个专业的热工基础实验教学需求，可有效夯实学生工程热力学、动力循环系统的理论基础，提升热力参数检测、实验数据校核处理、热力工况分析与系统优化的工程实践能力，帮助学生建立蒸汽动力循环、热力能量转换的系统化工程认知，打通理论公式、热力图表与工程实际设备运行的衔接壁垒，强化热工理论与工业动力系统实际应用的深度结合。

二、什么是换热器实验设备

1.定义

本产品是一种将热能转化为功的热力学循环装置，可用于演示蒸汽轮机发电的运行过程，研究等熵压缩、等压吸热、等熵膨胀以及等压冷凝等基本热力学过程，理解朗肯循环的工作原理。

2. 组成结构

产品主要由蒸汽锅炉、涡轮发电机、冷凝器、补水箱和水泵等部件组成。

3.工作原理

1. 绝热压缩过程

低温低压的饱和冷凝水进入给水泵，在绝热状态下被快速升压，此过程外界对工质做功，工质压力大幅提升、温度小幅升高，焓值微量增加。整个过程无热量交换、无能量损耗，最终生成高压过冷水，为后续吸热汽化提供高压工况条件。

2. 等压吸热过程

高压过冷水送入锅炉，在恒定高压环境下持续吸收燃料燃烧或外部热源热量，依次完成过冷水升温、饱和水汽化、蒸汽过热三个阶段，最终生成高温高压的过热蒸汽。该过程为等压吸热全过程，工质焓值大幅提升，热能被储存在高温高压蒸汽中，是循环的能量输入核心环节。

3. 绝热膨胀过程

高温高压过热蒸汽通入汽轮机，在绝热状态下高速膨胀做功，推动汽轮机转子旋转，将蒸汽的热能、压力能转化为机械能，对外输出动力。做功后蒸汽压力、温度、焓值大幅下降，变为低压低温的湿蒸汽，此过程为循环的能量输出核心环节，无热量散失。

4. 等压放热过程

汽轮机排出的低压湿蒸汽进入冷凝器，在恒定低压环境下与冷却水换热，释放大量汽化潜热，蒸汽完全冷凝液化，重新变为低温低压饱和水。工质焓值大幅降低，完成余热释放，回归初始状态，至此整套循环闭环完成，可持续往复运行。

基础朗肯循环可通过增设过热、回热、再热等结构优化循环效率，有效降低能量损耗，贴合工业动力设备的实际运行工况。

三、主要实验项目

实验项目	教学目标	测量参数或其他
朗肯循环演示实验	1.通过朗肯循环实验，让学生了解朗肯循环的关键部件及工作原理；2.通过实验操作，实现热能——机械能——电能的转换，加深对朗肯循环基本热力过程的理解。	温度、压力、流量
测定不同排汽压力下循环电热比测定实验	1．通过实验操作，测定朗肯循环的电热比相关的参数，加深对朗肯循环基本热力过程的理解；2．通过朗肯循环实验，巩固和验证蒸汽动力循环、热电联产循环过程涉及的基本理论和知识点。3．本实验台为综合型、设计型及自主型实验，包含多个子实验，学生通过基本操作后了解实验装置原理和实验设计思路，可自主进行实验设计和实验操作，增加学生的科研思维，强化学生的科学实践能力。	温度、压力、流量
朗肯循环热效率测定实验	1．通过实验操作，测定朗肯循环的热效率相关的参数，加深对朗肯循环基本热力过程的理解；2．通过朗肯循环实验，巩固和验证蒸汽动力循环、朗肯循环循环过程涉及的基本理论和知识点。3．本实验台为综合型、设计型及自主型实验，包含多个子实验，学生通过基本操作后了解实验装置原理和实验设计思路，可自主进行实验设计和实验操作，增加学生的科研思维，强化学生的科学实践能力。	温度、压力、流量

四、技术参数

参数名称	值
锅炉压力	700kPa
最大操作运行锅炉蒸汽温度	175℃
最大操作运行锅炉容量	18L
涡轮机额定转速	15000rpm
涡轮机输出功率	120W
锅炉压力	700kPa
最大操作运行锅炉蒸汽温度	175℃

五、适用专业与课程

朗肯循环实验装置适用于哪些专业

• 能源与动力工程
• 建筑环境与能源应用
• 热能工程
• 化工工程机械工程
• 新能源科学与工程

朗肯循环实验装置适用于哪些课程

• 《工程热力学》 
• 《热工基础》
• 《热能工程基础》
• 《热力发电厂》

六、设备优势

一、全真工业级循环模拟，教学贴合工程实际

本装置完整复刻工业蒸汽动力系统四大核心热力流程，可真实复现基础朗肯循环经典工况，完整还原锅炉吸热、汽轮机做功、冷凝器放热、给水泵升压的全闭环运行过程，彻底解决传统教学理论抽象、与工业现场脱节的问题，助力学生建立真实的热力系统工程认知，完美适配工科专业应用型人才培养需求。

二、高精度智能测控，满足教学与科研双重需求

设备搭载高精度传感器与智能数据采集控制系统，可实时精准采集温度、压力、流量、功率、热效率等全套热力参数。既满足本科基础验证性实验的教学精度要求，又可支撑学生创新实训、工况优化分析、基础科研等综合性实验项目，兼容不同层次教学与科研任务，设备利用率远高于传统单一功能实验台。

三、多专业多课程适配，适配高校综合教学体系

装置通用性极强，全面适配能源与动力工程、暖通、机械、化工、新能源等多个工科专业，完美对应工程热力学、热工基础、热力发电厂、工业节能技术等核心课程的实验教学、课程设计、实训考核环节。一台设备可覆盖多专业、多课程实验项目，适配高校实验室集约化、标准化建设需求，有效丰富热工实验课程体系，降低实验室多设备采购的重复投入成本。

四、安全稳定易运维，适配高校常态化教学

设备搭载过载保护、高压防护、漏电保护、泄压防护等多重安全防护机制，全程可控安全运行，适配学生自主实操教学场景。整体结构集成化设计，系统运行稳定、启停快速、工况调节便捷、故障率低，配套完善的实验指导体系，教师易教学、学生易操作，后期运维简单、维护成本低，可长期支撑高校常态化、规模化实验教学工作，保障教学进度稳定开展。

五、赋能实践能力培养，契合高校育人考核标准

设备可开展基础性、综合性、创新性多层级实验，不仅可夯实学生热工理论基础，更能有效锻炼学生热力参数测试、数据处理、工况分析、系统优化的工程实践能力，助力高校完成应用型、创新型工科人才培养目标。同时可支撑学科竞赛、大创项目、科研课题研究，助力高校提升专业教学质量、学科建设水平与实训教学考核评级，适配当下高校工科实践教学改革的核心需求。

七、FAQ

Q1：设备的数据采集精度如何，是否可以用于学生创新实验和基础科研？

A：设备搭载高精度传感模块与智能数据采集系统，可实时精准采集温度、压力、流量等全套热力参数，支持数据动态记录、曲线生成和参数对比分析。不仅适配本科基础教学精度标准，还可支撑学生大创项目、工况优化分析、热力循环探究等创新实训及基础性科研工作，教学科研两用性极强。

Q2：设备适配哪些专业和课程，一台设备能覆盖多少教学场景？

A：设备适配性极强，可覆盖能源与动力工程、暖通、机械、化工、新能源、给排水等多个工科专业；匹配工程热力学、热工基础、热力发电厂、工业节能技术等多门核心课程。可同时满足日常实验教学、课程设计、实训考核、创新实验等多个教学场景，实现一机多用，有效降低实验室重复采购成本，适配高校集约化实验室建设需求。

Q3：设备操作是否安全，适合学生自主实操吗？后期运维成本高吗？

A：设备配备过载、高压、漏电、泄压等多重安全防护机制，全程工况可控，安全系数极高，完全支持学生独立实操、分组实训。设备采用集成化模块化设计，运行稳定、故障率低、工况调节便捷，配套完整的实验指导书和教学资料，上手门槛低。同时核心部件耐用、维护简单，无需复杂保养，极大降低了高校后期运维的人力和物料成本，适配常态化规模化教学使用。

Q4：设备能否助力高校学科建设和教学评级工作？

A：可以。该设备可开展分层级、多样化的热工实验，有效强化学生工程实践能力，完善高校热工实训教学体系。同时可支撑学科竞赛、创新创业项目、校内科研课题，丰富专业教学成果，能够有效助力高校工科专业建设、实验教学改革以及教学质量评估、专业评级等相关工作，提升学科综合办学实力。