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Moteur stirling à évaporation/condensation


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1 réponse à ce sujet

#1 Eldarion

Eldarion
  • Genre: Homme

Posté 14 septembre 2011 - 15:25

Bonjour à tous,

Je tenais à faire part ici d'une idée qui vient de germer dans ma tête. Cela parle du moteur stirling.

Donc pour résumer, un moteur stirling c'est un cycle compression/decompression utilisant la compressibilité des gaz (ie : la fameuse loi des gaz parfait -> ici)
Ce qui signifie qu'à quantité de gaz constant (les chambres du stirling sont fermées), la pression multipliée par le volume est proportionnelle à la température du gaz. Et donc, si l'on crée un différentiel de température sur les deux chambres, le volume et la pression vont varier cycliquement grâce aux bielettes et le travail généré est récupéré mécaniquement.

Pour augmenter la puissance du moteur, il faut soit augmenter le couple (donc la différence de température et la section utile d'échange d'energie), soit augmenter la vitesse (et donc diminuer l'inertie d'expension du gaz).

On comprends bien qu'augmenter la différence de température présente de nombreux inconvénients, à cause de la résistance des matériaux, dont la température va croitre et décroitre rapidement. C'est ce choix qui est fait cependant lorsque l'on veut des moteurs stirling à forte puissance.

Comment faire alors, en gardant une différence de température faible (par exemple 100 degrés), pour augmenter la vitesse de rotation du moteur ?

Déjà on peut se dire que choisir un gaz parfait et léger, donc l'hélium plutôt que l'air (composé en majorité d'azote, plus lourd et non parfait) pourrait être une solution. Ce qui est déjà fait d'ailleurs.


Mon idée est la suivante : Pourquoi ne pas utiliser l'effet de condensation/évaporation d'un fluide afin de faire varier rapidement son volume, et donc, sa pression ?

Si, au court des variations de température, le fluide passe de l'état gazeux à l'état liquide, alors le rendement de l'effet stirling s'en retrouve grandement amélioré car la variation de volume (et donc de pression) sera bien plus grande pour le même écart de température que pour un gaz uniquement.

En conclusion, ce système permettrait de pomper beaucoup plus efficacement la chaleur source produite.

Un élément qui pourrait être utilisé pour cela est du brome, qui est dense et compact à l'état liquide et qui possède un point d'ébulition de 58,8°C. En faisant varier la température de 0°C à 100°C, on pourrait exploiter cet effet sur le brome.


quelqu'un a-t-il déjà expérimenté cela ? Avec de l'eau par exemple ?

#2 Mat

Mat
  • Localisation:Alsace

Posté 26 juin 2012 - 00:45

Bonjour,

L'idée est réalisable, mais le fait d'inclure un changement de phase dans un cycle Stirling va changer la nature du cycle.
Et ainsi basculer probablement vers un cylce de Rankine :

- Compression adiabatique, détente isotherme, détente adiabatique, et compression isotherme

http://fr.wikipedia....ycle_de_Rankine

Le cycle Stirling à des isochore (volume constant) à la place des adiabatiques.