Projet d'un Stirling solaire

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Projet d'un Stirling solaire

Message  David le Lun 12 Mai - 11:28

Bonjours a tous!

Je vais faire l'année scolaire prochaine ma 4e et dernière année de formation de polymécanicien. J'ai le droit au cours de cette année de faire un projet.

Je veut réaliser un moteur stirling solaire que je veut plus tard installer cher mes parents au burkina faso en Afrique de l'ouest.

Pour avoir un maximum de rendement, j'aimerai bien partir sur un moteur beta... donc les deux cylindre en un.



Malheureusement, le passage de la bielle a travers le piston est un peu délicat a réaliser, et tout comme le moteur gamma, la partie chaude a tendance a réchauffer la partie froide....

Le gros avantage du beta, c'est le faible encombrement, et surtout, l'absence de volume morts si on le réalise comme le modèle ci dessus, sans le tuyau extérieur, et avec un régénérateur intégré dans le déplaceur!

Rapel:

ALPHA

BETA

GAMMA


Je commence sérieusement a me demander si il ne serai pas plus avantageux de fabriquer un moteur a piston libre.....

PRINCIPE



MOTEURS [center]


Il serait bien plus résistant, beaucoup moins compliqué, et surtout très facile a gonfler a l'hydrogène, par exemple.... En revanche, ce dernier ne peut plus être convertit en frigo ou chauffage....

maintenant, je ne suis pas sur d'avoir bien compris les cycles de fonctionnement de se moteur de translation....

même avec l'explication de ce superbe document = > STIRLING PDF

Quelqu'un aurait il des conseils a m'apporter quand au stirling solaire ou au moteur a piston libre????
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David
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Re: Projet d'un Stirling solaire

Message  Bill Getz le Ven 9 Oct - 15:00

Un mécanicien ! Formidable ...

J'ai fait quelques délires de stirlings qui n'existent pas sous solidworks :

le passage de la bielle a travers le piston est un peu délicat a réaliser, et tout comme le moteur gamma, la partie chaude a tendance a réchauffer la partie froide....
Pourquoi faire passer quelque chose à travers le piston, suffit de culbuter la chose. (voir deuxième moteur) ou de mettre l'ensemble en rotation (premier moteur).

Un moteur en étoile à base de stirling :


Un micro-moteur pour une utilisation en tant que générateur pour de l'équipement portable :
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Bill Getz

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Re: Projet d'un Stirling solaire

Message  snark791 le Mar 22 Nov - 16:15

Le gamma semble évidemment plus simple à réaliser .

Pas trop de problème d'étancheité puisqu'on peut mettre
l'ensemble sous carter étanche y compris la pignonerie de transfert
du mouvement du piston moteur vers le déplaceur .

Dans ce cas seule la sortie moteur doit étre étanche .

Vous avez déjà des résultats à ce projet ?

snark791

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À propos du moteur Stirling

Message  Marc-André le Mer 29 Fév - 6:21

Bonjour à vous tous
J'ai pris le temps de m'inscrire car j'ai vue qu'ici ont semblais être rendu ou j'en suis avec toutes ces énergies. Cela fait déjà un mois que je cherche tout les façon s'offrant à moi pour la production thermique et électrique.
C'est en tapant "Quel types de moteur Stirling" que j'suis tombé sur ton forum, bravo en passant! Very Happy
J'pourrais publier des dizaines de vidéos sur le sujet pratiquement toutes publiées sur la page Facebook d'énergie-libre dont j'vous invite à rejoindre et commentez (Contrairement à mon site qui laisse encore a désirer) mais aucune ne va vraiment nous aider sur la base.
Lequel des trois est le meilleur point de vue production électrique ?
Lequel " " réagit à la plus faible différence thermique ?
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Marc-André

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Le potentiel au Burkina .

Message  snark791 le Mer 29 Fév - 14:17

David , j'ai eu l'occasion de séjourner à Léo au Burkina
pour un stage sur la cuisson solaire avec l'APID .

Le potentiel solaire est évidemment énorme
et je persiste à croire qu'un stirling gamma
serait simple et performant .

Mes amis sur place auraient été trés intéressés par un frigo solaire
car le courant est cher et pas trés stable . Pourquoi pas
un compresseur entrainé par un stirling solaire ou un système
plus direct ?

Bon courage et tenez nous au courant .

http://grattesoleil.e-monsite.com/

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Re: Projet d'un Stirling solaire

Message  Bill Getz le Jeu 1 Mar - 22:23

Bonjour,

Énergie libre ? Laughing
sauce : http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_libre




Au sujet du choix de la géométrie des Stirlings et autres M ACE (moteur à Apport de Chaleur Externe). Ce n'est que mon avis, qui est fortement perfectible mais basé sur les quelques milliers de pages de documentation sur le moteur que j'ai pu consulter. Mais à l'heure actuelle il est le suivant :

Le classement en machines Alpha, Beta, Gamme est dû à un type de modélisation théorique et ne doit en aucun cas forcer votre raisonnement dans la conception de ces machines.

Chaque géométrie possède ses avantages et ses lacunes. La majeure partie des comparaisons sont dues à des simulations numériques, à partir d'hypothèses qui peuvent être "foireuses".

Pour ne donner qu'un exemple, j'ai comme tous, défendu l'idée que l'azote était un gaz de travail médiocre pour les Striling. OR, des publications récentes ou presque (2001 - Theodor Finkelstein, Allan J. Organ - http://books.google.fr/books?id=39lSAAAAMAAJ ) semblent indiquer que si l'azote n'est pas un bon fluide de travail c'est pour la simple raison que les essais comparatifs ont été réalisés sur des machines prévues pour fonctionner avec de l'hydrogène. En gros, c'est comme dire que les moteurs à fioul sont moins performant que ceux à essence en basant son jugement sur une étude ayant simplement remplacé un carburant pas un autre.






Pour la production de froid par Stirling, à moins d'avoir une contrainte sur le fluide frigorigène. (écologie - risque d'explosion ... ) Le moteur Stirling n'est pas une solution économique pour un froid "positif" (entendre entre 0 et 8°C - réfrigération alimentaire). Des systèmes à changement d'état / compression, sont bien plus performants. Ce moteur devient intéressant pour des froids cryogéniques, impossibles à atteindre avec des machines frigo conventionnelles. Une bonne partie de l'oxygène en bouteille est produit à partir de ce procédé. Malheureusement les leaders, à l'instar d'Air Liquide ne sont loquasse sur les chiffres ou leurs processus industriels.

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Re: Projet d'un Stirling solaire

Message  Anatole04 le Mar 30 Oct - 9:31

Bonjour,

Je passe par là presque par accident, et parmi beaucoup d'autres projets, j'ai réfléchi à la construction d'un moteur Stirling à des fins de génération de courant, voir automobile.

Voici quelques réflexions que je me suis faites, qui pourraient vous aider à progresser dans vos projets:

- Nous ne disposons pas tous d'un bureau d'études en mécanique, et encore moins d'un centre d'usinage pour réaliser un ou plusieurs prototypes. Un projet privé à faible budget passe nécessairement par la case "démerde".

- Pour cette raison, afin d'obtenir rapidement les résultats positifs nécessaires à la poursuite de tout projet à titre privé, il est prudent de mettre une croix sur les types Béta et Gamma, pour se concentrer sur les Alphas qui permettent de réutiliser des sous-ensembles mécaniques largement existants à un budget raisonnable: Je pense à la conversion de moteurs à combustion interne.

- Il est important de noter qu'un moteur Stirling Alpha est constitué d'un nombre pair de cylindres, décalés de 90°.
Sur deux cylindres, un seul est "moteur".
Un Stirling à deux cylindres se comporte donc comme un monocylindre à combustion interne, d'un point de vue générateur de couple/mouvement.
Afin d'éviter les inconvénients nombreux de l'usage d'un volant d'inertie qui serait nécessaire dans le cas d'un moteur à un seul cylindre moteur, il est nécessaire de privilégier à la base les moteurs multicylindres.

- Le déphasage de 90° nécessaire pour le Sterling élimine les moteurs à combustion interne bicylindres, déphasés à 180°. Il faudrait pour cela reconstruire un vilebrequin, ce qui constitue un investissement trop lourd pour un résultat qui nécessitera en outre un volant d'inertie.

- Les moteurs à 4 cylindres sont utilisables d'un point de vue embiellage, car leurs cylindres sont tous en déphasages de 90° les uns par rapport aux autres, mais aussi tous les autres moteurs d'un plus grand nombre de cylindres pourvu que ce dernier soit pair: 4-6-8-12-16; Un moteur 4 cylindres ne fournira qu'un mouvement équivalent d'un bicylindres à combustion interne, quelque peu saccadé. Il faut donc privilégier les moteurs de 6 cylindres et plus. Mais l'embiellage et le nombre de cylindres n'est pas le seul critère.

- Le principe du moteur Stirling est l'exploitation thermodynamique d'une masse de gaz, qui passe alternativement du froid au chaud. Un cylindre devra être le plus chaud possible, alors que son pair devra être le plus froid possible, afin d'obtenir un minimum de rendement.
Ce qui élimine les moteurs à culasse commune. On remarque que les moteurs en V sont particulièrement bien disposés pour être transformés en Stirling du fait de leurs deux culasses séparées ET de leur embiellage qui assure un déphasage à 90° entre chaque cylindre de droite et un cylindre de gauche. Mais on peut imaginer de convertir des moteurs en lignes à culasses séparées, comme sur certains moteurs industriels ou agricoles.
Les moteurs à refroidissement à air sont le moins adaptés à la modification, car il faut précisément un moyen d'échange thermique avec un fluide caloporteur au niveau des culasses "froides" et "chaudes".
Un moteur à combustion interne à refroidissement liquide comporte évidement ce moyen d'échange, il s'agit des canaux de refroidissement des culasses.

- Le matériel extérieur au moteur est constitué de deux circuits séparés, un circuit de réchauffage des culasses chaudes par circulation de liquide au travers d'une source chaude comme une chaudière, un fer à repasser ou une centrale nucléaire, et un circuit de refroidissement des culasses froides par circulation d'un autre liquide au travers d'une source froide comme un radiateur, une nappe phréatique, ou une banquise.
Ne pas oublier les régénérateurs, qui sont un facteur déterminants du rendement.

- Les régénérateurs justement, sont des canaux qui relient chaque cylindre chaud avec son frère siamois froid.Ces canaux doivent parfaitement calorifugés et êtres remplis d'un média accumulateur de chaleur, le plus efficace possible, le moins inerte possible, et présentant la moindre perte de charge possible (résistance à l'écoulement) ce qui n'est pas facile à trouver. La mousse de cuivre semblerait être le matériau le plus adapté, mais son prix est très élevé. La paille de fer, des petites perles métalliques ou céramiques, voir le média des catalyseurs d'échappement de récupération sont autant de pistes à explorer.
Ces canaux sont raccordés aux ports d'admission des culasses, en ayant soin de retirer les soupapes d'admission et bouché le passage des queues de soupapes, ainsi que le ou les arbres à cames et toute la tripaille de distribution et allumage, rampes d'injection etc... qui n'ont plus d'utilité.
Les soupapes d'échappement restent par contre en place et sont maintenues fermées.

- On peut imaginer d'utiliser un gaz moins visqueux que l'air pour le cycle thermodynamique, tout en conservant la meilleure conductivité thermique possible. L'hydrogène est de loin le champion du monde mais il est inutilisable dans notre cas, car la segmentation des cylindres fuit beaucoup trop pour envisager son usage. L'air d'ailleurs est un gaz qui est loin d'être ridicule sur le plan viscosité et conductivité, et ça tombe bien, on en a beaucoup à disposition et il est encore gratuit.

- Une difficulté technique sont précisément les fuites internes des cylindres, qu'il faut compenser, sinon les cylindres finissent par se dégonfler et le rendement s'écroule.
Une solution à creuser serait de regonfler la paire de cylindre au moment où la pression du système est la moins élevée dans le cycle, c'est à dire quand le volume est le plus grand possible, lorsque les deux pistons sont au plus bas possible simultanément. Attention, les deux pistons ne sont jamais au PMB ensemble. Cela peut se réaliser par un clapet anti-retour raccordé entre la culasse froide et un réservoir à pression constante: Le clapet s'ouvre à la demande en cas de pression plus faible que celle du réservoir.
Le réservoir est alimenté par un compresseur entrainé par le moteur, la pression régulée avec précision par un détendeur.

Voilà pour ce qui est de mes reflexions, je souhaite que cela vous soit utile, et n'oubliez pas que l'avantage sur le rendement que possède le Stirling sur le moteur à combustion interne est obtenu essentiellement par la suppression du système de distribution (soupapes/Arbres à cames etc..).
Veillez donc dans vos conceptions à ne pas trop rajouter de pertes mécaniques...

Pour ma part, je suis en train d'adapter un moteur V12 selon mes idées.

Mais désolé, je n'aurai pas le temps de vous tenir informés...

Bonne continuation à tous.



-


Anatole04

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