Machine a vapeur 2kW : des plans ?

[vax]

les régimes de vitesse de rotation sont totalement opposés.

Et comme l'a parfaitement expliqué Moissan, il faut développer des trésors de technologie et de technicité pour arriver à des rendements dignes de ce nom.

Je pense qu'obtenir une machinerie vapeur avec un rendement supérieur à 20% de manière artisanale est déjà un exploit...

Donc encore une fois si tu as de la chaleur gratuite qui soit récupérable pourquoi pas mais si tu dois générer de la chaleur autant la rentabiliser autrement...

Reste le Sterling masi là encore les haut rendement ne sont pas accessible de ce que j'en ai compris...

 

[moissan]

Dans nos sous marins (pas de vapeur surchauffée comme sur les portes avions) c'était un circuit spécial qui refroidissait les condenseurs (laissant le circuit secondaire fermé) pourtant il y avait quand même des éjectair pour parfaire le vide.

j'ai deja trouvé pas mal de vieux livre dans les brocante ... mais pas sur les sous marin nucleaire !

j'ai vu des histoire d'ejecteur dans les condenseur par les hazar de google , mais je ne me rapelle pas exactement

disont que la vapeur a trés basse pression prend beaucoup de place : un ejecteur alimenté avec de l'eau froide sortant du condenseur peut activer les chose et reduire la dimension du condenseur

le plus gros avantage des turbine n'a pas été le rendement , mais l'entretient reduit , et l'abscence d'huile dans le circuit

les moteur a piston s'usent de partout et il y avait toujours quelque chose a changer ... les turbines tournent longtemps sans rien avoir a faire

avec les turbine l'eau dans la chaudiere reste propre ... les machine a vapeur sont graissé et mettent de l'huile dans l'eau qui pose toute sorte de probleme , en premier l'encrassement du condenseur ... et ensuite des probleme dans la chaudiere

mais enfin il y a des solution avec un peu de chimie ... dans les locomotive a vapeur on mettait des produit bizare dans l'eau aussi bien contre le calcaire que contre la corrosion , et pour eviter de mousser dans la chaudiere , ce qui entrainerait de l'eau dans la vapeur

a la sncf c'etait le TIA traitement integral armand ... helas caché sous une grosse couche de secret

 

[phil135]

dans une turbine, pour que les effet aérodynamiques sur les aubes s'établissent il faut du gaz a haute vitesse, donc beaucoup de debit, des vitesses de rotation elevées .... pas du tout un bricolage maison, surtout sans experience

pour les rendements, les cours de thermodynamique (Carnot) donnent le rendement maxi théorique
ensuite la réalisation de la machine permet d'obtenir une partie de ce rendement. la moitié serait déjà bien

stirling, carnot, rankine, ericsson ... ne sont que des variations sur la façon d'exploiter le cycle
de recherches il y a quelques temps, je me disais que le moteur ericsson était probablement le plus facile pour une réalisation amateur

 

[pierrepmx]

Salut,

jusque-là, je dois dire que la vapeur ne m'intéressait carrément pas du tout, que je croyais centré sur le modélisme.

Que nos amis modélistes me pardonnent (il y a de vrais artistes dont les réalisations me laissent totalement admiratif), mais voilà, je n'aime que les trucs en vraie grandeur.
(Je reconnais que pour les locos, la vraie grandeur c'est un peut gênant, à moins d'avoir le même jardin que Moissan )

Mais la vapeur reste visiblement un sujet passionnant et plein d'opportunités d’expérimentation - et d'usinage.

Un petite barques de 5 ou 6 mètres pour se promener gentiment sur une mer fermée ?
[...]
Je rêvais de me faire un petit 4 cylindres oscillants en V (une histoire d'esthétique...) Mais de plus en plus je me dirige vers un triple expansion... à condensateur bien sûr !

Une "barcasse" à vapeur sur le lac du Bourget (où j'ai un tout petit voilier), c'est tentant...

Je l'avait même rêvé un (très) court instant, il y a quelques temps, en suivant un lien dans la signature d'un membre du forum.
Je pense que l'association en question est celle-ci , je reconnais le site web.

http://www.association-abv.fr/pages/association.htm

Tu n'es donc visiblement pas tout seul !
Apparemment près de 30 bateaux appartenant aux membres de l'association, originaux restaurés ou construction amateur :
http://www.association-abv.fr/pages/bateaux_fiches.htm

Mais attention, la vapeur sur un petit bateau a ses contraintes particulières, en matière de sécurité, car l'on n'est jamais loin de la chaudière brûlante, de la vapêur, de la fumée noire ni des escarbilles...

 

[vax]

Dans nos sous marins (pas de vapeur surchauffée comme sur les portes avions) c'était un circuit spécial qui refroidissait les condenseurs (laissant le circuit secondaire fermé) pourtant il y avait quand même des éjectair pour parfaire le vide.

j'ai deja trouvé pas mal de vieux livre dans les brocante ... mais pas sur les sous marin nucleaire !

C'est que tu n'as pas eu l'occasion de tomber dessus ! Un très très bel ouvrage écrit par André Laisney fait faire au lecteur une visite dans les grandes largeurs du Redoutable (oui c'est le premier SNLE Français désarmé en 1992 donc vieille techno mais tous les grands principes de la propulsion vapeur nucléaire sont là).
Une présentation de l'ouvrage (visite guidée sur le ton d'une fiction, le narrateur étant un naufragé recueilli à bord ! La belle blague) ici : http://sousmarin.chez.com/LeRedoutable.htm
Mais c'est une référence en matière de vulgarisation de technique sous-marine.
On peut acheter la troisième édition de l'ouvrage assez facilement et pour moins de 40 euros.

Dans un autre registre et si vous voulez voir à quoi ressemble un réacteur de sous-marin nucléaire vous pouvez craquer pour un autre ouvrage bien plus récent...
il y a aussi : http://1000piedssouslesmers.free.fr/, mais ça ne parle pas de technique (très peu en fait) mais de la vie à bord.
Disponible chez mon éditeur : http://www.cc-editions.fr/millepieds.htm ou par MP si vous désirez une dédicace avec !!!!!!!

j'ai vu des histoire d'ejecteur dans les condenseur par les hazar de google , mais je ne me rapelle pas exactement

De ce que je me souviens les éjectair étaient un système d'aspiration "de l'air" à venturi en cascade pour parfaire le vide dans le condenseur.

a la sncf c'etait le TIA traitement integral armand ... helas caché sous une grosse couche de secret

Ah ! Il n'y a pas que dans l'armée que l'on sait garder les bons secrets ? LOL



Pour PIERRPMX, oui je connais l'existance de l'ABV, le secrétaire de l'asso habite dans ma ville (j'y suis juste depuis juillet...) mais je n'ai pas encore eu le temps d'aller le voir, juste contact tel et mail...

 

[moissan]

chaque systeme a ses avantage et ses inconvenient ... le stirling a quelques avantage de simplicité apparente ... mais tout y est melangé et l'on n'obtient qu'une faible proportion du maximum theorique

le rankine donc machine a vapeur a fait ses preuve ! il suffit de prendre en compte tout ce qui existe deja pour faire le maximum

ericson ? ericson a fait des moteur a air chaud avec un compresseur qui envoie de l'air dans une espece de chaudiere et a la sortie l'air chaud fait marcher un moteur a piston : il faut que le rendement du compresseur et du moteur soit très bon pour que le rendement soit non nul sinon ça ne marche même pas

avec la vapeur c'est le même genre il faut pomper de l'eau pour la faire rentrer dans la chaudiere sous pression , sauf que grace a la grande difference de volume entre l'eau et la vapeur la puissance consomé par la pompe a eau qui alimente la chaudiere est tres faible ... le moteur a vapeur le plus minable est toujours capable d'entrainer sa pompe a eau

mais je viens de parler d'un certain moteur a air chaud construit par ericson : on voit dans les cours de thermodynamique un cycle de ericson avec des echangeur de chaleur en plus qui permet un haut rendement

j'aime bien une autre qualité de la machine a vapeur : l'effet regulateur de temperature de l'eau dans la chaudiere ! tant que le niveau d'eau est bon on peut faire un feu d'enfer sans risque de surchauffe ... si le moteur ne tourne pas ça risque de faire sortir de la vapeur par la soupape mais ça ne surchauffe pas ... avec stirling ou ericson il n'y a aucune limitation de temperature ... si le feux chauffe et que le moteur s'arrete on fait fondre le bazar avant d'avoir compris

le coté sympatique de la vapeur c'est que ça peut marcher sans aucun systeme d'automatisme hi tech

autre avantage par rapport au stirling ou ericson : on peut esperer une puissance par kg de ferraille plus importante ... même si on restera toujours loin derriere le moteur a explosion

pour faire de l'energie avec du bois ma solution preferé c'est gazogene et moteur a explosion : c'est le meilleur aussi bien en rendement qu'en poid total du materiel ... mais la machine a vapeur a un certain charme

 

[pierrepmx]

J'avais oublié: le blog de l'association AVB, mais il rame tellement ce soir que je n'arrive pas à le lire
(oui, il "rame", sans jeu de mot )

http://chaloupesvapeur.blogspot.fr/

 

[moissan]

De ce que je me souviens les éjectair étaient un système d'aspiration "de l'air" à venturi en cascade pour parfaire le vide dans le condenseur.

si ce n'est que pour entretenir le vide , et compenser les fuite inevitable qui peuvent laisser rentrer un peu d'air l'ejecteur n'est pas le meilleur moyen : je prefere la pompe a air a piston classique des moteur marin

d'ailleur il me semble avoir lu pompe a air dans la description du moteur stuart ... enfin a verifier ... l'anglais met un peu de flou ...

les moteur marin classique de forme pilon avaient entre les patte le condenseur , la pompe air ... la pompe a eau de mer pour refroidir le condenseur ... la pompe pour remplir la chaudiere ... des vraie usine a gaz que je ne connais que par les vieux livres

le livre steam vapeur dampf de porterie presente un peu ce genre de moteur marin

 

[metal89]

Les turbines à vapeur sont bien développées dans un des livres de Terrel Croft. Elles ne sont pas adaptées au changement rapide de régimes ce qui leur a interdit l'usage automobile. D'autre part plus elles sont petites plus elles doivent tourner vite. La présence de condensation, même sous forme d'aérosol style brouillard, ravage les pales et surtout gros problème la géométrie des pales est très complexe à calculer et à usiner. De mon point de vue, le moteur à piston reste le bon candidat .
Les moteurs de type stirling pour avoir une puissance ramenée à la masse acceptable et un rendement meilleur que la vapeur doivent fonctionner avec de l'hélium (bon conducteur de chaleur parmi les gaz) et à haute pression (200 bars). Les usinages sont très pointus on s'en doute. Comme ils sont réversibles, s'ils sont entrainés par un moteur.... ils produisent du froid. Il sont utilisés pour la liquéfaction des gaz.
Je pense que la piste évoquée d'un moteur compound à double expansion avec condensation est une bonne piste. On trouve des plans de ces types de moteur au US
http://www.tinypower.com/store.php?crn=54&action=show&show_products_mode=cat_click
mais les membres de AVB en ont peut-être qui traînent.

Bonne suite à votre projet,
Patrick

 

[Daniel13]

Des ordres de grandeurs interpolés des machines pour bateaux que j'ai trouvées sur le net :
Projet
Alésage cylindre HP: 50 mm
Alésage cylindre BP: 83 mm
Course: 67 mm
Taille de l'arbre : 20 mm
Diamètre du volant : 135 mm
Hauteur hors tout : 430 mm
Longueur: 445 mm
Largeur 210 mm
Arrivée de vapeur : 9 mm
Tuyau d'echappement 13 mm
Poids: 120 kg
Puissance : 1,75 kw
Chaudière : 12 kw
8 bar
Vitesse de rotation : 850 t/m
Couple : 20 Nm

Ca tiens la route ou bien c'est "deconnant" ?
Par contre, toujours aucun plan ni même schéma détaillé en vue ...

 

[moissan]

si c'est le poid du moteur seul je le trouve trop lourd ... pour une machine fixe on peut aimer faire trés lourd pour reduire bruit et vibration ... mais pour un bateau il ne faut quand même pas le faire couler

 

[Daniel13]

C'est le poids moteur seul. Il faut rajouter la chaudière. Apparament, ils sont tous dans cet ordre de grandeur, 200 kg pour un 8/10 cv annoncés.

 

[stanloc]

C'est le poids moteur seul. Il faut rajouter la chaudière. Apparament, ils sont tous dans cet ordre de grandeur, 200 kg pour un 8/10 cv annoncés.

Bonsoir,
Voici ce qu'on peut lire dans wikipédia :
Le moteur à vapeur ultra-léger[modifier]
Moteur à vapeur Ader de 30 ch destiné au deuxième exemplaire « Zephir » de son avion. 37 kg nu mais 134 kg avec les accessoires.Le moteur de l'Eole donnait 20 ch pour 51 kg[3] , soit seulement 2,5 kg/ch. Pour comparaison, le moteur utilisé par les frères Wright en 1903 développait 12 ch et pesait environ 75 kg, soit 6,2 kg/ch. Cette prouesse technique rendait possible le vol motorisé. À la suite des essais des avions, Ader proposa son moteur à vapeur au capitaine Renard, qui travaillait alors sur la propulsion des dirigeables, puis il se lança dans la fabrication des moteurs à explosion, notamment de moteurs de type V2 et V4.

Stan

 

[ybou30]

Salut à tous,

Moissan a dit:
si ce n'est que pour entretenir le vide , et compenser les fuite inevitable qui peuvent laisser rentrer un peu d'air l'ejecteur n'est pas le meilleur moyen : je prefere la pompe a air a piston classique des moteur marin

Je ne sais pas comment c'est fait ni dans un sous marin, ni dans une chaudière de loco.
Pour ce qui des installations à turbines, en principe, les pompes méca sont utilisées pour faire le vide au condenseur pendant que la chaudière est en démarrage. A ce moment, l'admission vapeur turbine est isolée.
Dès que la turbine est lancée, la vapeur est prélevée sur le corps de turbine par un "soutirage" permettant la mise en service des éjecteurs.
Les pompes méca peuvent alors être arrêtées.
D'autres soutirages peuvent être disposés au long des étages de turbine pour améliorer le rendement.
En effet, on peut considérer que seulement 1/3 de l'énergie de la vapeur peut être utilisée pour être transformée en énergie mécanique.
La vapeur est surchauffée pour exploiter la phase "gaz" de la vapeur.
L'intérêt est que ,pour ce premier 1/3, avec un cout moindre (500 fois moins) en combustible, on obtient la même quantité d'énergie (différences entre chaleur latente de vaporisation et vapeur surchauffée).
L'autre fonction des éjecteurs / pompes à vide est de prélever les "incondensables" contenus dans la vapeur, et ainsi améliorer les qualités chimiques de la vapeur.
Les soutirages prélèvent la vapeur qui sera utilisée pour réchauffage d'eau alimentaire, turbo pompes et éjecteurs, plutôt que d'être envoyé directement à la source froide (condenseur... et petits oiseaux).

Cdlt,
Yanik

 

[arnaud2]

pour avoir deja travaillé sur une turbine a vapeur (centrale thermique 600MW)
j'ai pas vu de pompe a vide sur le condenseur , le vide se fait automatiquement , comme quand on chauffe une fut et on met le bouchon avant de le refroidir le fut s'écrase

la vapeur a la sortie de la turbine bp réchauffe l'eau alimentaire avant d'aller au condenseur
au fond du condenseur l'eau est pompé , passe par les ejecteurs (surtout pour retirer les residus incondensables) , des filtres
puis est réchauffé avant d'aller aux turbopompes alimentaires et enfin retourne a la chaudiere
une grosse usine a gaz avec plein de tuyeau partout
le circuit de refroidissement du condenseur est a part

et il en faut de l'energie pour faire fonctionner toutes ces pompes
le circuit de refroidissement utilise des motopompes de 800CV en 5000V et il y en a une disaine
les turbopompes sont entrainé par une petite turbine a vapeur de 8000 cv

bref il faut compter environ 10% de ma puissance de la machine a vapeur rien que pour son fonctionnement

 

[moissan]

un petit cours de thermodynamique ou les notion de soutirage surchauffe et ressurchauffe sont bien expliqué

helas ce document n'est plus disponible sur son site d'origine ... heureusement que je l'ai enregistré

turbine ou piston la thermodynamique est la même ... seule les detail pratique sont different ... la condensation pendant la detente est catastrophique pour les turbine ... pour le moteur a piston la condensation est un peu nuisible au rendement mais ne nuit pas a la fiabilité

inverssement les turbines supportent bien la vapeur surchauffé , les piston et surtout les distributeur a tiroir n'aimen pas les forte surchauffe ... enfin ça date de 1900 ou l'on avait pas les même huile qu'aujourd'hui : j'espere que les huile de synthese suportent bien les fortes surchauffe ... quand je vois sur les moto 2temps 50cm3 de huile condensé dans le pot d'echappement presque intacte Voir la pièce jointe cours Machines a flux continu.pdf

 

[moissan]

la pompe a air pour faire le vide depand de l'etanchéité du circuit ... j'imagine que l'etancheité du circuit de vapeur d'une centrale nucleaire est un peut meilleure que sur un moteur de bateau de 1890 ! il y avait des fuite par les presse etoupe des tige de cylindre , ou de distributeur , par les tige de commande des robinet ... donc il faut une pompe a air pour compenser ces fuites

les fuite des cylindre haute pression ne font que des perte d'eau , mais le dernier cylindre basse pression est en dessous de la pression atmospherique : toutes les fuite laissent rentrer de l'air

ma solution est de faire des double presse etoupe avec de l'eau entre les 2 pour eviter d'aspirer de l'air : mais je n'ai encore jamais vu ça sur les vieux livres

il faut voir aussi qu'un moteur de bateau peut rester arreté , donc perdre son vide : donc il demarre sans depression au condenseur , jusqu'a ce que la pompe a air fasse un vide suffisant

la pompe a air ne fait pas une perte de puissance continue : si il n'y a pas de fuite quand la pompe a air ne pompe que de la vapeur a trés faible pression elle consomme une puissance très faible

 

[Daniel13]

Moteur à vapeur Ader de 30 ch destiné au deuxième exemplaire « Zephir » de son avion. 37 kg nu mais 134 kg avec les accessoires.Le moteur de l'Eole donnait 20 ch pour 51 kg[3] , soit seulement 2,5 kg/ch.

Où sont les plans ?

 

[metal89]

Côté poids/puissance il y a eu les réalisations de Besler

http://www.rexresearch.com/besler/beslerst.htm
http://archive.org/details/BeslerCo1932 (la vidéo peut être téléchargée)

Patrick

 

[Daniel13]

Merci Metal 89.
Ben alors ? C'est pas si mauvais que ça la machine à vapeur si c'est bien pensé et réalisé !

 

[Jivaro]

Si je ne m'abuse, le rapport poids/puissance des moteurs Ader ne fut amélioré par un moteur a explosion qu'en 1908, vingt ans après. Clément Ader fabriqua également un V8 automobile, un des premiers au monde, et breveta un téléphone plus moderne que celui de Bell. Ce fut un des plus grand ingénieurs de la fin du 19ème et du début du 20ème. Il semblerait que ses qualités humaines aient été a la hauteur également. Ses ouvriers lui étaient très dévoués, et a l'instar des deux Marius, Berliet et Bernard, il ne parlait d'eux qu'en les nommant 'ses compagnons'. Oups, pardon de cette aparté quelque peu 'hors sujet''.

 

[moissan]

le seul fabricant de moteur a vapeur que j'ai vu sur le net
http://www.spilling.de/english/unternehmen_historie.php
mais leur site est un peu triste ... je me demande si ils existent encore

ce qui est interressant c'est qu'il font des moteurs a piston non lubrifié ... j'aimerais bien en savoir plus

 

[moissan]

pas moyen de trouver sur leur site la moindre image interressante , même pas moyen de savoir quel type de distributeur , tiroir ou soupape

mais google trouve toujours quelque chose
http://www.bepita.net/materiels/biomasse/Moteur_a_vapeur&Production_nrj.pdf
c'est donc un bon vieux tiroir cylindrique
http://ur-biomasse-energie.cirad.fr/content/download/4535/33630/version/1/file/fiche+turbine+et+moteur.pdf

 

[Daniel13]

Déjà, c'est une belle image. On voit qu'il semble s'agir d'un "bloc moteur" piston double effet mais apparemment pas de compound.

 

[trusquin]

Sur ceux lien , il y à deux plans de moteur vapeur compoud de belle facture http://www.john-tom.com/html/SteamPlans2.html . Bonne lecture

 

[moissan]

pas de compound sur cette image spilling , mais il font bien des detente a plusieur etage ... j'imagine avec plusieur bloc cote a cote monté en serie ... mais je ne fait qu'imaginer

 

[moissan]

merci , c'est un beau plan complet
http://www.john-tom.com/MyPlans/SteamPlans2/ME%20Compound%20Condensing%201923/ME1923CompoundCondensingEngine.pdf
mais trop compliqué : une piece infernale a mouler pour les cylindre et les 2 tiroir a la fois

les canaux compliqué entre tiroir et cylindre etaient courant sur les vieille machine ... c'est tellement simple de faire comme spilling : tiroir un peu plus long pour que ça communique directement entre tiroir et cylindre

et surtout faire une piece differente pour chaque cylindre et chaque tiroir

autre critique sur ce plan : quand on fait un tiroir cylindrique on met la pression au centre et l'echappement a chaque bout : c'est plus simple et ça evite de mettre toute la pression sur la tige de commande

 

[Okapi]

Intéressant à suivre ce fil, je l'ai lu parce que je connais quelqu'un dont c'est le métier de faire fonctionner de vrais bateaux à vapeur, pas du modèle réduit, mais du bateau de ligne régulière à plusieurs centaines de passagers, donc si quelqu'un le désire, je peux donner les coordonnées en MP.

 

[MICROTECH]

Bonjour,

Un sujet intéressant et ça progresse. Pour aller plus loin et plus vite dans l'usage de la technologie moderne adaptée à la réalisation de machine à vapeur voir le site Cyclone Steam Engine : pour résumer l'ensemble de vos prévisons , obtenir un rendement de 32%, être aussi léger que les frères Basler... être capable de préchauffer presque aussi vite qu'un moteur diesel, piloter des asservissements avec des cartes µContrôleurs pour piloter les injecteurs des brûleurs et limiter la consommation ( µdropping), utiliser le concept flash steam, vapeur éclair, très peut d'eau dans les tubes, haute pression mais inexplosible comme Serpolet, condenseur rotatif etc...bonne lecture...Et aussi pour faire des machines usinées dans du plastique donc moins chère, voir les moteurs GreenSteam.

 

[moissan]

avec une chaudiere a tube serpolet , ça devient comme un stirling : on ne peut commander la puissance que par la force du feu

avec une vraie chaudiere a vapeur qui a un volume d'eau qui accumule une certaine quantité de chaleur , on peut piloter le feu de facon aproximative et ne pas avoir besoin de haute technologie

le gros volume d'eau dans la chaudiere evite a surchauffe ... avec les tube serpolet il est trop facile de fondre les tubes

si il faut chauffer au gaz ou au petrole , le moteur a vapeur n'a aucun interet , il vaut mieux mettre le carburant dans un simple moteur a explosion

l'interet de la vapeur c'est de pouvoir bruler n'importe quoi , surtout du bois ... donc combustion pas facile a piloter rapidement , donc chaudiere a gros volume d'eau indispensable

même probleme pour une parabole solaire