Calculs autour du moteur mange-flammes

  • Auteur de la discussion gégé62
  • Date de début
gégé62
gégé62
Compagnon
26 Fev 2013
2 921
Harnes (Pas de Calais)
  • Auteur de la discussion
  • #1
Bonjour,
Il y a peu nous avons eu l'occasion de discuter ici sur deux fils parallèles, à propos du moteur mange-flamme.
J'ai été très intéressé par la discussion autour des explications sur le fonctionnement, les différents réglages, les exemples de réalisations.
Pour ma part je suis toujours très fainéant pour me mettre à fabriquer quoi que ce soit, ça ne s'arrange pas avec l'âge :???: et pas non plus en saison froide, avec mon atelier à tous les vents et pas chauffé....
Par contre je me suis posé beaucoup de questions là-dessus, et comme je n'ai rien trouvé de tel dans mes recherches, j'ai essayé de traduire ce fonctionnement sur une feuille de calcul. Mon but était, si possible, de voir l'influence de divers paramètres, par exemple les dimensions, les températures (de gaz, du cylindre), le moment de fermeture du clapet d'entrée.
Je pense avoir abouti à quelque chose, dont je joins ici le fichier.

Il ne s'agit pas d'un "logiciel clé en mains", et il y a certes des limites, car il y a des paramètres importants qui ne sont connus que de façon très approximative, comme l'échange thermique sur les parois, la température des gaz entrants, les frottements. Mais ça ne pourra que s'améliorer.....

Je pense en tous cas (et j'espère) que certains seront intéressés d'en discuter. Je suis conscient que cela demande du temps, que ce n'est pas simple de discuter d'une feuille de calcul faite par un tiers....surtout que la présentation n'est pas mon fort. Le fichier est protégé, sans mot de passe.

Un certain nombre d'explications sur le principe et les hypothèses sont données en feuille 1, les calculs sont en feuille 2. Comme le changement de feuille n'est pas facile, en tous cas chez moi, j'ai aussi fait un fichier PDF de la feuille 1.
J'ai fait ça sur OpenOffice, c'est un fichier .ods. Il doit pouvoir se lire avec Excel aussi.

Je ne crois pas utile d'être plus long aujourd'hui. Bonne lecture et à bientôt
 
Fichiers joints
mvt
mvt
Compagnon
8 Juin 2014
2 950
FR-91 - RER B
Salut Gégé,

Super, merci. A mettre au chaud et regarder avec attention.
Je ne sais pas où tu as trouvé tout ça, mais alors là, chapeau :)
Pour autant, on ne sais toujours pas si son moteur a démarré.
Il faut que je regarde dans mes (vieux) documents (1900 et quelques) s'il n'y a pas quelque chose là dessus.
Dans la Manuel Hütte de l'ingénieur, il y a tout un ensemble de développements fait autour des moteurs très intéressants.

J'ai un peu moins de courants d'air (a priori), mais après plus de 6 mois d'attente, le 380 est arrivé... mais il est resté bloqué au compteur, c'est mon électricien qui m'a fait défaut hier.
Donc, encore en attente pour pouvoir faire tourner le Celtic et commencer mon apprentissage.
 
Gedeon Spilett
Gedeon Spilett
Compagnon
4 Jan 2011
618
Essonne
Ho, beau travail de mise en forme des calculs...merci pour ce partage et bravo.
c'est vrai qu'une feuille de calcul peut faire peur ! Pas de pépins pour ouvrir cette feuille de calculs.

Il va me falloir un peu de temps pour examiner toutes ces infos, mais c'est en tous cas ce que j'ai vu de plus convainquant sur le sujet, de très loin.
c'est ce que je projetais de faire, mais je n'ai pas fini de réviser mes cours de thermodynamique, je manque d'assurance.
Les hypothèses de la page 1 sont acceptables, (sauf une note sur des échanges thermiques par rayonnement )
Bien sûr les incertitudes demeurent surtout sur les échanges sur les parois, qui reste pour moi un point encore très surestimé.

Sur mes moteurs j'ai souvent essayé de refroidir par toutes sortes de moyens le cylindre sans voir d'effets notable sur la marche...alors qu'il suffit de poser un glaçon sur un Stirling pour voir la vitesse augmenter !
La température de fonctionnement est plus proche de 100°C que de 50°,
Dans ton modèle, l'effet du diamètre du piston par exemple est "dramatique" sur la réduction de la surface de la courbe PV , et ça me semble loin de la réalité, mais je n'ai pas de données quantitatives, sinon que les grands moteurs marchent aussi bien que des tout petits !

Merci encore pour ce passionnant document, il n'existe effectivement pratiquement aucune analyse de ce genre pour ces moteurs, ton travail comble bien cette absence. je sens que je vais passer de longs moments à l'étudier !
La discussion ne fait que commencer...
 
gégé62
gégé62
Compagnon
26 Fev 2013
2 921
Harnes (Pas de Calais)
  • Auteur de la discussion
  • #4
Merci pour les compliments :)

Je ne sais pas où tu as trouvé tout ça
ben, c'est de mon cru, mais après avoir profité de l'expérience et des avis de beaucoup, par exemple Gedeon Spilett, hagar, roland88, gégé89, ZAPJACK, MOTORIX, Philippe2, Charly57, brise-copeaux, Lalu, MARECHE, moissan, serge67, pour ne citer qu'eux,
qui sont intervenus sur les fils
https://www.usinages.com/threads/moteur-mange-flammes-perso-demarrera-t-il-enfin.107950/
https://www.usinages.com/threads/un...-principe-du-moteur-avaleur-de-flamme.106396/

Le calcul par lui-même ne fait intervenir que des notions assez générales en écoulement des fluides, en thermodynamique, et bien sûr en mécanique. Il se trouve que j'ai une expérience professionnelle dans ces domaines (de formation aussi), qui était bien sûr nécessaire. Cela dit, tout est très accessible à qui n'a pas ces bases, pour peu qu'on donne quelques explications, et ce sera avec plaisir ici.

Bien sûr les incertitudes demeurent surtout sur les échanges sur les parois, qui reste pour moi un point encore très surestimé.
Oui sans doute. J'ai été très content quand j'ai vu apparaitre en graphe "ta" courbe PV :wink: .
Pour les valeurs de h, j'ai vu dans la littérature des valeurs comprises entre 10 et 200 (W/°Km2) variant principalement selon la turbulence, donc je pense le nombre de Reynolds. Comme ce n'est pas facile à calculer, et qu'il me fallait une valeur plausible pour voir si "ma feuille fonctionne", j'ai tenu le raisonnement suivant: pour une construction donnée, dans des dimensions où je sais que le moteur peut tourner, avec une température d'entrée "acceptable", une température de cylindre "moyenne", des frottements pas trop grands....."un coefficient d'échange plausible" peut être trouvé par tâtonnement, sa valeur étant celle qui permet tout juste au moteur de tourner, c'est à dire si la puissance terminale est tout juste nulle ou positive.

Bien sûr il y a beaucoup d'approx là-dedans, mais je pense que l'approche est bonne.
Ce qui pourrait être intéressant, c'est de travailler autour d'un moteur existant qui fonctionne, déjà pour fixer tous les paramètres de construction. On doit pouvoir sur ce moteur mesurer les frottements avec assez de précision, sous la forme globale d'une énergie consommée à chaque tour. Je pense par exemple à une mesure de décélération quand le moteur est lancé à la main à vide, clapet maintenu ouvert. (c'est un peu le principe de la mesure de puissance pour un cycliste....). Après c'est facile, on convertit en perte de pression motrice, en tenant compte bien sûr que le frottement dure tout le temps, il faut donc "concentrer la même énergie" sur la course de piston où le travail est positif.
Pour les températures, celle du cylindre peut être mesurée facilement. C'est plus dur pour le gaz entrant, d'autant qu'une quantité d'air froid peut être aspirée en même temps que la flamme. Là il faut voir.....

Petit détail pour ceux qui utilisent OpenOffice, pour changer de feuille, faire : " édition/feuille/sélectionner"
j'ai mis une heure à trouver ça.....
et je n'ai pas trouvé comme mettre un peu de couleur en arrière-plan de certaines cellules, par exemple griser celles qu'il faut renseigner. Tout semble fonctionner mais ça reste blanc.....(ça semble imprimer correctement).

Une petite précision pour lignes 16 et 17 (et 36 à 39 associées).
Dans mes réflexions je m'étais dit qu'il serait peut-être intéressant d'avoir deux zones à températures différentes sur le cylindre; une première assez chaude, pour ne pas trop refroidir le gaz avant la fermeture du clapet. Et ensuite on refroidit plein pot sur la zone 2.
En fait ça ne marche pas, du moins c'est ce que dit le calcul, sans doute parce que la zone chaude reste active même quand le piston est loin, et ce n'est pas bon. J'ai toujours le meilleur résultat avec une température de cylindre la plus basse possible. Mais j'ai laissé ces deux zones, il suffit de ne pas s'en occuper.
J'ai bien noté Gedeon ta remarque au sujet de cette température, sans pouvoir y répondre. C'est quand même bien seulement l'échange thermique avec la paroi qui procure l'effet moteur il me semble ?
sauf une note sur des échanges thermiques par rayonnement
Oui, je sais que le rayonnement joue son rôle, surtout lorsque le gaz est le plus chaud. Mais je n'ai pas voulu trop compliquer, en tous cas pour l'instant :wink: . Donc j'ai "globalisé" le coefficient d'échange en englobant le tout. C'est correct pour la convection, c'est faux pour le rayonnement. Une façon pas trop compliquée de procéder serait peut-être de paramétrer le coefficient h en fonction de la température instantanée du gaz, selon une loi qui reste à trouver. Je vais essayer de regarder ça, pour que cette correction soit logique il faudrait que j'aie une idée de l'importance relative entre les deux formes d'échange, sachant que la rayonnement est à la puissance 4 de la température, enfin la différence des puissances 4èmes (T2^4-T1^4) alors ce serait facile.

Sinon, il semblerait qu'une fermeture très précoce, genre < 90°, soit l'optimum. Cela me surprenait il y a quelque temps, mais je comprends mieux maintenant. Plus la fermeture est précoce, plus on a de dépression avant le PMB, donc à priori néfaste, puisque il faudra "rembourser" cela après le PMB, dans la phase de travail utile. Mais il se trouve que l'on gagne plus qu'on ne perd.....du moins avec ce calcul. En réalité on voit plutot des angles vers 120° je crois.

Il semble assez favorable aussi d'allonger la course de piston.....Bon soyons prudent :wink:.

edit: supprimé remarque sur la température , feuille mise à jour.

La discussion ne fait que commencer...
j'espère bien ! :-D

Bonne journée
 
Dernière édition:
gégé62
gégé62
Compagnon
26 Fev 2013
2 921
Harnes (Pas de Calais)
  • Auteur de la discussion
  • #5
Feuille modifiée ligne 42 "température instantanée du gaz"
-corrigé la température après ouverture de la soupape de surpression.
il y avait aussi une erreur dans cette ligne, sans incidence notable sur le résultat, corrigée.
 
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roland88
roland88
Compagnon
9 Juil 2009
2 373
Seine et Marne
Bonjour gégé62,
vos développements sont trés interessants...et pourraient finalement être vérifiés en construisant un moteur expérimental
bourré de quelques capteurs, cela doit certainement être possible....
A+ Roland88.
 
gégé62
gégé62
Compagnon
26 Fev 2013
2 921
Harnes (Pas de Calais)
  • Auteur de la discussion
  • #7
pourraient finalement être vérifiés en construisant un moteur expérimental
bourré de quelques capteurs
ce serait le pied....
mais sans aller jusque là pour l'instant, par des observations et mesures sur les moteurs existants, on devrait déjà pouvoir avancer.
Mon objectif est quand même d'en fabriquer un, mais le temps me manque actuellement, ou plus exactement j'ai des choses en cours que j'ai du mal à terminer, et mon chef :P comprendrait mal de me voir me disperser sur de nouvelles choses. Ce que je fais sur l'ordi, c'est pas contrôlé....:wink:
 
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Gedeon Spilett
Gedeon Spilett
Compagnon
4 Jan 2011
618
Essonne
L'approche générale est la bonne à mon avis aussi, et surtout la feuille fonctionne bien ! c'est un bel outil de réflexions.
Pour le rayonnement, il me semblait que l'air est pratiquement transparent aux rayonnements...

pour les échanges avec les parois du cylindre, c'est bien là qu'une grande part du problème réside pour moi, en plus de l'absence d'effet que je vois en refroidissant le cylindre, la nature du métal du cylindre et du piston devrait être très importante, or il n'en est rien, d'excellents moteurs (de Jan Ridders) tournent avec un cylindre de verre, mais un piston graphite, par contre ! L'échange par le piston seul serait-il suffisant ? ils sont généralement très mince et bien placé pour entrainer une convection importante à leur surface...

Pour l'aspect "mesures", je ne sais pas si on peut trouver des capteurs de pression suffisamment rapides (et de prix et de mise en œuvre possible pour un amateur!) pour enregistrer le diagramme PV en live, et la patatoïde obtenue donnera-t-elle les infos sur les phases du cycle et la nature des processus ?. et pour la température, comment ne pas être limité à la température de la paroi du cylindre ?
c'est pas mal de boulot et d'investissement pour un moteur qui dans les tailles "habituelles" ne dépasse pas 0.5 watt !
 
gégé62
gégé62
Compagnon
26 Fev 2013
2 921
Harnes (Pas de Calais)
  • Auteur de la discussion
  • #9
il me semblait que l'air est pratiquement transparent aux rayonnements...
J'avoue que je ne me suis pas trop posé de question là-dessus, je laissais pour plus tard....:wink:
D'après ce que je trouve sur le net, effectivement il semblerait que pour l'air l'effet rayonnement puisse être négligé, ce qui simplifierait la chose.....
Si on veut aller un peu plus loin, on dira que notre gaz contient du CO2 et de l'eau, en proportions dépendant de ce qui a brûlé, mais qu'on peut connaître, et eux sont rayonnants (absorbtion et émission) voir CO2 et effet de serre :wink:. J'ai trouvé ce document que je trouve à priori intéressant, je le mets en PJ. Il permettrait d'évaluer l'émissivité du gaz, selon sa composition, à partir de celles de CO2 et H2O. Voir page 4, il y a un tableau intéressant, et cela reste accessible....enfin j'ai regardé cela très vite.
Peut-être dans un premier temps ne pas se soucier de rayonnement.....à voir. Peut-être que des forumeurs calés nous donneraient une indication ?

la nature du métal du cylindre et du piston devrait être très importante
Non ça je ne pense pas, l'échange thermique est régi par ce qui se passe coté gaz, c'est la couche limite du gaz qui dicte l'échange, c'est pour ça que plus c'est agité au mieux c'est, ça augmente le nombre de Reynolds et le coef d'échange aussi. Je vais essayer de retrouver dans mes data une loi de variation. Coté métal, ce qui peut changer c'est la conduction thermique et la chaleur massique, mais à mon avis ça ne fera que des différences de second ordre. Evidemment, je suppose que le cylindre chauffe un peu à la fois, au bout d'un moment il faudra bien le refroidir....c'est bizarre on n'a jamais parlé de ça. ??

L'échange par le piston seul serait-il suffisant ? ils sont généralement très mince et bien placé pour entrainer une convection importante à leur surface.
ça c'est bien possible... pour vérifier on peut imaginer de coller devant le piston un écran isolant pour voir ce qui change....

des capteurs de pression suffisamment rapides
non je ne pensais pas à ça, encore que dans le domaine des capteurs piezo ça doit être faisable.

comment ne pas être limité à la température de la paroi du cylindre
que veux-tu dire ?
c'est pas mal de boulot et d'investissement pour un moteur qui dans les tailles "habituelles" ne dépasse pas 0.5 watt !
Oui c'est vrai, il n'y aura pas d'application pratique, et je ne voudrais pas y mettre beaucoup d'euros. Mais c'est bon pour l'esprit !!!

ci-joint le pdf dont j'ai parlé, et un autre petit pdf résumant mes réflexions de ce jour (peut-être un peu dépassé par ce que nous venons d'échanger, je ne sais pas).
Bonne soirée
Gérard
 
Fichiers joints
Gedeon Spilett
Gedeon Spilett
Compagnon
4 Jan 2011
618
Essonne
Je suis convaincu que si un avaleur de flamme ne tourne pas c'est simplement un problème de mécanique, trop de trainées et/ou pas assez d'étanchéité.

le réglage de la flamme ou de la soupape ne sont pas des problèmes quand la mécanique suit les exigences de ce moteur. Je viens encore de le vérifier cet am, ces réglages sont très souples quand le moteur peut tourner librement.

on peu s'amuser à changer les réglages de la came, faire osciller le moteur, et même le faire tourner à l'envers ! c'est très marrant mais il faut que je j'édite pas mal les vidéos, c'est longuet...
 
gégé89
gégé89
Compagnon
9 Oct 2013
645
bonsoir
mes avaleurs de flamme n'ont pas de soupape j'en déduis que ce n'est pas obligatoire...
 
Gedeon Spilett
Gedeon Spilett
Compagnon
4 Jan 2011
618
Essonne
Gégé89, je parlais de la soupape d'admission (clapet, obturateur, volet, glissière etc) , surement présente sur tes moteurs aussi !!

Gégé62, Merci pour toutes ces infos, et je m'instruis en même temps.
la matière du cylindre, la couche limite de gaz, les turbulences, je te suis...
mais dans tes propositions dans le pdf, je vois mal comment éviter de refroidir au maximum les gaz avant même la fermeture de l'admission !
 
gégé62
gégé62
Compagnon
26 Fev 2013
2 921
Harnes (Pas de Calais)
  • Auteur de la discussion
  • #13
mes avaleurs de flamme n'ont pas de soupape j'en déduis que ce n'est pas obligatoire
Oui j'ai vu que les deux options sont possibles. Mais si l'air entre et sort par le même orifice n'y a t-il pas un peu le risque de perturber la flamme. Ça dépend sûrement de la géométrie du clapet et de la position de la flamme, il est possible que ça gène sur certains moteurs et pas sur les autres.

Si cet inconvénient n'est pas avéré l'avantage de ta solution (outre la construction plus simple) c'est qu'il n'y a aucune surpression parasite dès que le clapet s'est ouvert. Par contre si on ouvre trop tôt ou trop tard, on est perdant. Or le meilleur réglage dépend sans doute des conditions du moment, notamment la vitesse et les températures. Ce qui ne facilite pas l'optimisation....

Une solution pas mal serait d'avoir les deux: la soupape, qui s'ouvre si l'ouverture du clapet est trop tardive. Dès que le clapet sera ouvert, la petite surpression disparait, on garde ainsi l'essentiel de l'avantage du passage par le clapet d'entrée. Et le réglage d'ouverture clapet est plus facile car il faut seulement qu'il ne soit pas trop tôt.

mais dans tes propositions dans le pdf,
je ne retrouve pas....dans quel pdf ?
cela dit c'est clair que si on met un gaz très chaud à l'entrée, on n'a pas intérêt à ce qu'il refroidisse avant l'ouverture du clapet. Je ne sais plus ce que j'ai dit là-dessus, de toutes façons c'est évolutif :-D. J'ai cru un moment qu'on aurait bénéfice à avoir deux zones de températures différentes sur le cylindre, d'abord l'une plus chaude sur une longueur correspondant au clapet fermé, pour limiter le refroidissement au début de cycle, puis une zone plus froide sur le reste de la longueur. J'ai mis comme ça sur la feuille de calcul (ça y est encore, mais ça ne sert plus), et j'ai constaté qu'il n'en était rien, dans tous les cas le meilleur résultat était avec les deux zones les plus froides possibles. Je pense que c'est lié au faut que la première zone reste active même quand le piston est vers le PMB. Donc si elle plus plus chaude, certes on refroidit moins le gaz dans la première phase, mais aussi dans le seconde, et globalement on y perd.
Evidemment, c'est toujours sous réserve de la validité du calcul. Même si grosso modo on voit que le calcul semble réfléter le fonctionnement du moteur, si on finasse un peu trop, il y a quand même des doutes.... Le principe de ma démarche actuellement est de faire comme si le calcul disait vrai....et l'améliorer chaque fois que c'est possible.
Petit détail qui pourrait influer un peu, si le transfert par rayonnement était important, ça pourrait redonner de l'intérêt à ce concept en 2 zones, mais comme on a vu plus haut, c'est sans doute de second ordre....Je pourrais vérifier ça par le calcul, en choisissant un coefficient d'échange qui varie en fonction de la température du gaz, suivant une loi à définir, un au pif, mais par exemple dire que 30% du coefficient d'échange varie comme la température puissance 4. Et s'arranger pour avoir un coefficient qui en moyenne reste le même, pour que les choses soient comparables.....Je vais regarder ça tout à l'heure, par curiosité....
 
Gedeon Spilett
Gedeon Spilett
Compagnon
4 Jan 2011
618
Essonne
je ne retrouve pas....dans quel pdf ?
mais le dernier, avec les propositions de construction, comme des rainures internes ou des volets sur le piston pour accélérer les turbulences...

Le principe de ma démarche actuellement est de faire comme si le calcul disait vrai....et l'améliorer chaque fois que c'est possible.
C'est le principe d'un modèle, tant que les expériences ne le contredisent pas...Jusque là ça se tient !
 
gégé62
gégé62
Compagnon
26 Fev 2013
2 921
Harnes (Pas de Calais)
  • Auteur de la discussion
  • #15
Re,
Je tombe sur ce forum que je ne connaissais pas, mais je reconnais certains membres d'ici

http://www.blooo.fr/vapeur/vacuum/vacuum_engines.htm

et au hasard sur cette page de Bégé. C'est intéressant et j'ai appris quelques petites choses intéressantes. Il donne beaucoup de détails sur la construction, la façon d'utiliser et l'entretien, la qualité du carburant etc....

Notamment pour le préchauffage, si le cylindre est froid il y a condensation de la vapeur d'eau, et ça bloque....effectivement je n'avais pas pensé à ça. Cela m'amène à reposer une question: est-ce vrai pour tous les moteurs, l'obligation de préchauffer (à >= 100°C en principe) ?

je me permets de copier-coller ses conclusions principales

"
Après tous ces essais j'en conclue donc que les points suivants peuvent influer de façon déterminante sur le bon fonctionnement des moteurs Vacuum:

- la température ambiante et l'atmosphère (humide ou sèche)
- La qualité du carburant
- La longueur de la mèche et sa position par rapport à l'ouverture du cylindre, près, loin, plus haut, à la même hauteur et plus bas.
- Le libre fonctionnement de toutes les pièces en mouvement
- La propreté de l'ensemble cylindre/piston


"

Ce qu'il dit plus loin à propos d'un autre de ses moteurs
"
Contrairement aux autres Vacuums que je possède, je suis très étonné de voir qu'il faut absolument que le huileur contienne toujours de l'huile, en effet le cylindre chauffe énormément, d'ailleurs la mise en route prend cinq bonnes minutes pendant lesquelles il faut
lancer plusieurs fois le volant, et ce n'est qu'une fois le cylindre et le piston bien chaud que le moteur démarre doucement, d'ailleurs dans la notice il est dit que plus le moteur est chaud et
meilleure sera l'étanchéité du piston.
Mais comme les autres Vacuums, quand il est trop chaud, disons au bout de 20/25mn de fonctionnement il s'arrête parfois et il faut le relancer, et au bout de 3 ou 4mn il fini par s'arrêter complètement.

"
est à la fois très intéressant (pour ma part je découvre) et pose question. Il semblerait que le moteur fonctionne mieux à chaud....alors que mes calculs disent le contraire.
Mais il dit aussi que peut-être à chaud l'étanchéité est meilleure....ceci pourrait expliquer cela. Il y a peut-être aussi encore un problème de condensation si c'est chaud mais pas assez. 100°C c'est quand même brûlant pour les mains....
Mais il dit aussi que si c'est trop chaud ça ne marche plus, il faut refroidir...là ça me rassure :) . Ça m'étonne d'ailleurs de ne pas en voir qui actionnent leur propre ventilateur, ou même avec un ventilo indépendant si c'est pour l'investigation.

J'ai conscience que tout ça est ancien....mais bon ce qui est vrai en 2008 doit encore l'être ! :-D

ça aussi, qui est assez déroutant, tellement on insiste d'habitude sur l'ajustement qui doit être libre:

"
J'ai donc démonté ce piston et retiré la ficelle, et avec la nouvelle ficelle j'ai fait deux tours au lieu d'un seul, j'ai bien serré et j'ai eu du mal à insérer le piston dans le cylindre, de plus, à la main je trouvais que le déplacement du piston était assez dur et je doutais du bon résultat de la chose, en tous cas une chose était sûre c'est que l'étanchéité devait être parfaite.

Quand j'ai allumé la mèche du brûleur et lancé le moteur, quelle ne fut pas ma surprise de voir que ce moteur qu'il fallait habituellement lancer une bonne trentaine de fois histoire de le préchauffer, démarrait ici au bout de la deuxième fois seulement!

"
Bonne soirée !

 
gégé62
gégé62
Compagnon
26 Fev 2013
2 921
Harnes (Pas de Calais)
  • Auteur de la discussion
  • #16
mais le dernier, avec les propositions de construction
On s'est croisé...

OK, je disais ça simplement pour essayer d'augmenter l'échange, donc le refroidissement du gaz. Bien sûr j'avais d'abord souhaité pouvoir refroidir moins avant l'ouverture du clapet, et refroidir plus ensuite, mais je pense que ça ce n'est pas possible, du moins pas comme je l'avais imaginé.
Il n'empêche que l'on a (probablement) intérêt à avoir le coefficient d'échange le plus haut possible, d'où ces propositions, mais je ne sais pas si elles sont réalistes....
 
M
MARECHE
Compagnon
6 Fev 2011
2 811
Nancy
Bonjour,
Voilà un sacré tas de motifs de réflexion! Et bien contradictoires en plus! Je propose une idée pour mesurer les frottements: avoir une petite gorge sur le volant et y enrouler un fil. au bout du fil un petit plateau en aluminium pendant au bord d'une table. On pose de petits poids (ou des écrous) l'un après l'autre à la pince sur le plateau. Dès que le volant se met à tourner, on vient de dépasser le couple résistant. Si j'en crois les derniers posts, on peut donc aussi essayer de faire un piston avec un joint torique viton pour l'étanchéité? (mais j'ai pas trop le temps actuellement)
Salutations
 
gégé62
gégé62
Compagnon
26 Fev 2013
2 921
Harnes (Pas de Calais)
  • Auteur de la discussion
  • #18
Oui, il y a un certain nombre d'observations qui semblent se contredire. Partant du principe que ce sont des observations....c'est donc notre interprétation qui n'est pas toujours bonne. Il me semble que le fonctionnement de ces moteurs est tellement lié à si peu de chose, que c'est sûrement très hasardeux de généraliser les conclusions d'un moteur existant à tous les autres.
Ta méthode pour mesurer les frottements est effectivement très simple. Peut-être qu'en mouvement ça change un peu, mais c'est facile à faire et mieux que rien....
un piston avec un joint torique viton
je n'ai pas vu parler de ça, ça m'a échappé ?
Cela dit le viton ne m'a pas l'air de glisser beaucoup....D'habitude un joint torique est écrasé, j'imagine que là tu le vois juste glissant....on pourrait ajuster son diamètre avec un piston avec une bague rapportée réglable en position. Il y a des joints en PTFE, je pense que ce serait plus adapté, question glissement.
 
M
MARECHE
Compagnon
6 Fev 2011
2 811
Nancy
Bonjour,
Je ne sais pas, c'est juste une idée à tester pour avoir une étanchéité "absolue" à froid comme à chaud. Pour les frottements il faut se rappeler qu'un frottement dynamique est toujours plus faible qu'un frottement statique, souvent de l'ordre d'au moins 30%. Le téflon est difficile pour les joints: il se dilate beaucoup, il faut donc très bien étudier le profil pour étanchéifier sans bloquer, malgré le faible coefficient de frottement.
Salutations
 
Gedeon Spilett
Gedeon Spilett
Compagnon
4 Jan 2011
618
Essonne
Bonjour,
j'ai une simple question pratique sur le tableau de calcul : la disposition en lignes plutôt qu'en colonnes !
j'ai fait pas mal de tableaux de ce genre avec excel (en amateur !), et il me semble plus intuitif de remplir les cellules en descendant dans le tableau pour tout ce qui est incrémentiel...
la ligne 30 est sans titre, c'est la température des gaz dans le cylindre ?
et ligne 44 dans la formule l'exposant 1.4 est bien le coefficient adiabatique ?
merci et bravo encore pour ce joli travail !
 
gégé62
gégé62
Compagnon
26 Fev 2013
2 921
Harnes (Pas de Calais)
  • Auteur de la discussion
  • #21
Pour les frottements il faut se rappeler qu'un frottement dynamique est toujours plus faible qu'un frottement statique
oui c'est exact, mais je me méfie de tout ....:wink:
c'est pour ça que quand je serai en phase d'essais (si j'y suis un jour :wink: ) je ferai aussi la mesure en dynamique. De toutes façons ce qui m'intéresse n'est pas seulement faire tourner un moteur, mais essayer de l'optimiser, et obtenir des résultats chiffrés de performances, voire même de rendement en mesurant la conso de carburant. Je sais bien que ça restera très faible, mais bon....
un (ou même plusieurs) segment en PTFE, fendu et élastique (assez pour l'usage)? ça devrait aller aussi en polyamide, à voir....Comme ce n'est pas très élastique justement, il faudrait sans doute un piston en plusieurs parties, mais ça ne doit pas être un problème.
 
gégé62
gégé62
Compagnon
26 Fev 2013
2 921
Harnes (Pas de Calais)
  • Auteur de la discussion
  • #22
la disposition en lignes plutôt qu'en colonnes
Pour ma part j'ai toujours procédé dans ce sens, ça fait pas mal de feuilles que je fais dans le genre, suivant ce principe de découpage en petits incréments. Evidemment si tu es habitué à l'autre sens ça complique la lecture. Je ne sais pas ce qui a présidé au premier choix, probablement la meilleure visibilité de la liste des noms de paramètres et variables de calcul en première colonne. Si on les met en ligne, ou bien c'est écrit en vertical, ce que je n'aime pas trop, ou ça prend trop de place et on ne voit pas tout à l'écran.
Cela dit il me semble que, lorsqu'on demande une graphe y=f(x), le logiciel réagit mieux quand c'est en deux colonnes, que c'est en deux lignes.
A un moment d'ailleurs je n'arrivais pas à obtenir ce que je voulais, j'en suis arrivé à transcrire les deux lignes en deux colonnes. J'ai découvert à cette occasion la fonction automatique "transposer" dans le menu édition. Procédure: Sélection/ (édition) Copier/ placer le curseur/ (édition) Collage Spécial/Cocher la case "transposer" et OK. (c'est dans OpenOffice, mais il doit y avoir aussi dans Excel). Très pratique dans ce cas.

la ligne 30 est sans titre
Exact. J'ai corrigé. Ça faisait un peu double emploi avec la ligne 42, et ce n'était pas très logique, j'avais fatigué un peu en construisant ma feuille.
Attention aussi parfois la formule est différente entre les deux premières colonnes (C et D) sinon je ne savais pas démarrer le calcul, genre division par zéro ou autre....alors dans les copier-coller il faut faire très attention....et si on veut consulter une formule il vaut mieux souvent regarder à partir de D.

Au passage j'ai encore rectifié quelques erreurs au calcul de transfert thermique, il y avait des confusions entre les zones "chaude " et "froide" du cylindre. J'ai simplifié en enlevant ça, on ne voit plus qu'une seule zone pour le cylindre.
J'ai mis la masse entrante de gaz en mg, pour éviter les longues suites de zéros...
Enfin j'ai corrigé les calculs de température en faisant intervenir la chaleur massique du gaz. Elle était présente (cellule C4) mais pas utilisée vraiment car sa valeur est égale (environ) à 1 J/g. Mais c'est pas normal de mélanger des choux et des carottes, donc j'ai ajouté le terme /$C$4 où c'était nécessaire.

Ci-joint la feuille mise à jour.
 
Fichiers joints
gégé62
gégé62
Compagnon
26 Fev 2013
2 921
Harnes (Pas de Calais)
  • Auteur de la discussion
  • #23
et ligne 44 dans la formule l'exposant 1.4 est bien le coefficient adiabatique ?
j'avais oublié ta question
Oui c'est ça. En gros, pour rappeler à ceux pour qui c'est un peu loin (je n'ai pas la prétention de faire un cours de thermo):

- un gaz respecte en général la loi des gaz parfaits (*), PV=nRT où n représente la quantité de gaz, R est une valeur qui est donc connue si on connait les autres, par exemple en les mesurant, qui vaut 8.2 avec les unités usuelles et en considérant une mole de gaz (0.0224 m3 normal).
En gros, on peut dire PV/T= constante pour une certaine quantité considérée (masse) de gaz.
- dans une transformation du gaz qui n'est pas quelconque, par exemple si on le comprime tout en imposant que la température n'évolue pas n'importe comment, on dispose d'une autre relation entre les paramètres d'état T,V,P. Il y a deux cas où on a une relation intéressante (facileà exploiter):
Par exemple si on oblige la température à rester constante, on aura la relation PV= constante. Si on double le volume (par ex on tire sur la tige d'un vérin pneumatique fermé) on divisera par deux la pression. On parle bien sûr en températures et pressions absolues ! sinon la notion de proportion ne veut plus rien dire. Mais pour que la température reste constante, il n'y qu'un moyen, c'est aller très lentement pour qu'elle puisse s'équilibrer à tout instant avec l'extérieur. Sinon elle s'abaisse, et selon la qualité de l'échange thermique, ce sera plus ou moins sensible.
A l'opposé on impose qu'il n'y ait aucun échange thermique avec l'extérieur, c'est le système adiabatique. Dans ce cas là, on aura la variation maximale de température entre les deux états, et cela correspond à une transformation rapide, ou un système très bien isolé thermiquement.
On a relevé que dans ce cas là, les variables sont liées par la relation PV^(gamma)= constante, où gamme vaut 1.4 (pratiquement pour tous les gaz).
Selon le sens où on fait les calculs, on voit apparaitre les valeurs 1.4=gamma, 0.4 = gamma-1, et 0.288 qui est (gamma-1)/gamma.

Dans la vraie vie on est situé entre les deux cas. Dans un moteur, comme ça va très vite, on est sans doute plus proche de l'adiabatique. Dans le cas de notre avaleur de flamme, c'est vrai aussi, mais en même temps il faut bien voir que c'est l'échange thermique qui lui permet de fonctionner....donc on ne peut pas le négliger sinon on n'aura rien du tout.
 
Dernière édition:
gégé62
gégé62
Compagnon
26 Fev 2013
2 921
Harnes (Pas de Calais)
  • Auteur de la discussion
  • #24
Bonjour,
Bien que ce soit sûrement marginal, j'ai regardé un peu ce qu'on peut évaluer comme échange thermique par rayonnement entre le gaz et les parois. Le document pdf que j'ai joint à mon post #9 est décidément pas mal. Il y a une approche très pratique de la question, sans se perdre dans la théorie assez complexe. Ce n'est pas d'aujourd'hui (1957 !) mais la source semble crédible: deux ingénieurs chefs des services "chaudières" et "techniques nouvelles" de EDF......
Après justification par rapport à la théorie, avec certaines approximations et le fait que ces raisonnements ne sont pas forcément extrapolables à toutes les situations (c'est adapté aux fumées de chaudières) le principe consiste à évaluer l'échange thermique à partir de coefficients à relever sur les abaques 2 et 3 en fonction de:
-la proportion de CO2 et H2O,
-les températures gaz et paroi
-l'épaisseur de la couche de gaz concernée; c'est la première fois que je vois parler de ça, mais c'est assez parlant, les gaz étant peu émissifs, la quantité rayonnée dépend de l'épaisseur de la couche de gaz, si elle n'est pas très grande, et c'est notre cas.

note perso: ce qui m'étonne un peu c'est qu'on dise que le coefficent d'émission de la paroi n'a en pratique pas d'importance (p 54 : "pour calculer.....")

On peut faire le calcul en partant des abaques 2 et 3, à partir des pressions partielles (proportions en moles ou en volume) de CO2 et de H2O. Un peu plus simple à partir de l'abaque 4 qui donne directement la puissance rayonnée par unité de surface de paroi, mais en principe adaptée au fuel lourd. Bon, si on n'est pas à ça près :wink:.

Une "simulation vite faite" aboutit à gain de 1%, ordre de grandeur et sauf erreur, sur la chaleur totale échangée. On voit qu'on peut s'en passer car on ne connaîtra jamais le coefficient de convection avec cette précision. Mais pour le plaisir du travail bien fait et le plaisir d'apprendre.....je prendrai peut-être le temps de l'ajouter à la feuille. Seulement c'est encore du boulot car il faut d'abord numériser les courbes des abaques. Je l'ai eu fait dans le temps, bonne occasion de s'y remettre.....pas maintenant !
 
Gedeon Spilett
Gedeon Spilett
Compagnon
4 Jan 2011
618
Essonne
J'avoue que l'article cité m'a paru un peu austère, je te fais confiance pour l'analyse...

en regardant les diagrammes, la force motrice maximale survient au PMB, la ou le maneton est le plus mal placé. c'est pas de chance...pourtant en bidouillant avec ces moteurs c'est bien là uniquement que je sens une petite force qui peut donner un peu d'élan au volant.
 
gégé62
gégé62
Compagnon
26 Fev 2013
2 921
Harnes (Pas de Calais)
  • Auteur de la discussion
  • #26
l'article cité m'a paru un peu austère, je te fais confiance pour l'analyse...
oui, mais dans ce domaine, mécanique des fluides + échange thermique, c'est souvent bien pire....j'avoue que je suis content de l'avoir trouvé.
J'essaie maintenant de décortiquer un peu plus la valeur du coefficient d'échange par convection, puisque c'est lui qui est important dans notre affaire.
Et là c'est beaucoup plus ardu. J'ai des documents là-dessus, mais c'est une véritable cuisine ésotérique avec nombre de Reynolds, de Nusselt, de Prandtl....je n'essaie pas de tout comprendre, j'essaie plutôt de trouver les meilleures formules applicables dans notre cas.

L'un des problèmes est de choisir la forme d'écoulement la plus représentative, car dans ces documents, il s'agit souvent souvent de tubes, dont la longueur est >> au diamètre. Ici la longueur varie entre 0 et 1

fois le diamètre...
J'ai fait quelques essais, avec différentes formules proposées, j'aboutis en général à un coefficient d'échange "h" qui semble trop élevé, >20 en général.
Mais il y a tellement d'approximations....
Je pensais tout à l'heure à la présence de vapeur d'eau dans le gaz. On sait que si elle condense sur les parois ça perturbe le moteur par frottement trop élevé. Mais d'un autre coté ça amène une diminution de volume importante, donc un effort moteur potentiellement important, du moins pour la partie après PMB, à voir...

la force motrice maximale survient au PMB, la ou le maneton est le plus mal placé.
oui comme un moteur à essence, avec de l'auto-allumage...:wink:
 
Gedeon Spilett
Gedeon Spilett
Compagnon
4 Jan 2011
618
Essonne
bien sûr, sauf que dans l'avaleur de flammes on est très limité en puissance et dans une CI on en a facilement trop.

je suis étonné qu'il n'y ai pas un refroidissement supplémentaire au PMB, isochore sur les diagrammes.
j'avais "l'impression "que c'était là ou les refroidissements par le cylindre et le piston pouvaient au mieux s'exercer.

De plus je trouve l'action du pistolet décapeur vraiment pas à la hauteur de la température annoncée de 600°c, qui semble réelle pourtant...
et le pistolet ne marche pas sur tous les moteurs, en fait je ne l'observe que sur 1 moteur !
Une petite mèche à alcool 90° est vraiment supérieure, il a pourtant la chaleur de vaporisation qui doit consommer pas mal de calories et diminuer la température.
 
gégé62
gégé62
Compagnon
26 Fev 2013
2 921
Harnes (Pas de Calais)
  • Auteur de la discussion
  • #28
Bonjour,
Je me demande si la température du gaz entrant est aussi élevée même près de la flamme, du fait d'un mélange avec un peu d'air environnant, qu'il est sûrement difficile d'annuler. Il y a des décapeurs qui montent très haut en température, le mien est donné pour 600°C, on en voit à un peu plus haut, maintenant qu'est-ce que ça vaut comme indication, je ne sais pas. On peut tricher un peu en bouchant un peu l'entrée d'air, c'est plus chaud mais le débit est plus faible, à voir...si on ne craint pas de l'abîmer....
le pistolet ne marche pas sur tous les moteurs, en fait je ne l'observe que sur 1 moteur !
c'est intéressant quand même, est-ce que c'est celui qui démarre le plus facilement avec une flamme ?
alcool 90° est vraiment supérieure, il a pourtant la chaleur de vaporisation qui doit consommer pas mal
oui, c'est assez facile à calculer, si on a 10% d'eau il faut retrancher l'énergie de vaporisation et de chauffage correspondante à cette quantité d'eau, et forcément ça diminue d'autant la température maxi atteinte par la flamme. D'ailleurs c'est sans doute pour ça qu'il est parfois recommandé de mettre de l'alcool à 95°, mais sans doute pas facile à trouver. J'essaierai de calculer les températures maxi en alcool 90 et 95, pour voir, un de ces jours...ou la trouver sur le net...

je suis étonné qu'il n'y ai pas un refroidissement supplémentaire au PMB, isochore sur les diagrammes.
Oui tu as raison, car on bénéficie à la fois de la plus grande surface d'échange et du fait que le piston va moins vite autour du PMB le temps disponible pour l'échange est donc plus long. Je vais essayer de comprendre ça. Maintenant il y a peut-être une erreur dans le calcul, je le souhaiterais presque...
 
gégé62
gégé62
Compagnon
26 Fev 2013
2 921
Harnes (Pas de Calais)
  • Auteur de la discussion
  • #29
suite....

Je ne trouvais pas d'erreur qui explique cette forme bizarre de la courbe de température.
Alors à titre de test j'ai modifié ma feuille en supprimant, dans le calcul de température instantanée, le terme qui correspond à la diminution de volume (régime adiabatique) pour ne conserver que la diminution de température due à l'échange thermique. Bien sûr ce calcul est faux, et je préfère mettre ici seulement une copie d'écran de ce que j'ai eu avec h=10 (coeff d'échange). Bien entendu plus h est grand plus la température est "tirée vers le bas". C'est donc l'effet de compression qui masque la diminution de température (d'ailleurs elle remonte presque aussitôt après PMB).

En faisant cela j'ai vu que ce diagramme (T/piston) était mort (simple image qui n'est plus liée aux variables, j'ai probablement fait un copié-collé de diagramme, il me semble que ça marche avec Excel, mais pas avec OO). Je l'ai donc refait et ça donne la version 6 de la feuille de calcul.
 
Fichiers joints
gégé62
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Compagnon
26 Fev 2013
2 921
Harnes (Pas de Calais)
  • Auteur de la discussion
  • #30
Bonsoir,
En faisant quelques simulations, je me suis aperçu que les résultats calculés étaient plutôt meilleurs avec un espace mort au PMH important. Mais c'est surprenant, en général on s'attend à ce que ça joue dans le mauvais sens.
En y regardant de plus près, si ce volume est important, la feuille fait une grosse approximation en supposant que le gaz qui reste dans ce volume serait à la température du gaz "neuf". En fait c'est du gaz passablement refroidi, puisque c'est ce qui n'a pas été "purgé".

J'ai voulu corriger mon calcul en tenant compte de cela.

J'ai d'abord mis dans la case C31 une copie de DS31, qui est la température de sortie calculée. Cela suppose bien sûr un calcul itératif. [note: pour que le calcul itératif fonctionne, il faut le cocher dans les préférences, menu Outils/Options etc...]. Mais en procédant ainsi on fait une erreur de logique. En réalité la valeur en DS31 correspond au résultat de la simulation qu'on a faite avant, éventuellement avec des paramètres complètement différents. Or ce qu'on veut c'est la température de fin de cycle dans les conditions nouvelles imposées, et bien entendu on ne peut la connaitre qu'après le calcul....J'ai donc abandonné pour cette fois l'itération.
Ce qu'il est possible de faire par contre, c'est de "tricher" pour ajuster la valeur de C31. On y entre d'abord une valeur quelconque, qui vaut par exemple 200° de moins que les gaz entrants. On voit le résultat du calcul dans la cellule E26 (qui est une copie de la cellule DS31, mais visible à l'écran). On reporte en C31 cette valeur. Du coup la valeur de E26 change à nouveau, mais elle converge très vite si on fait cette opération 3 ou 4 fois. C'est "l'itération manuelle" :). C'est un peu lourd quand on fait une série de simulations, car il faut chaque fois faire cette manip, du moins si on veut être tatillon, mais je n'ai pas trouvé le moyen de faire autrement. J'ai essayé un enregistrement de macro utilisant la fonction "valeur cible", ça marche quand je le fais en direct, mais la macro enregistrée ne marche pas quand on l'exécute....mystère pour moi, et je ne suis pas à même d'écrire moi-même une macro dans OpenOffice. Si on ne veut pas faire la manip, on fait sûrement moins d'erreur en y écrivant une température de l'ordre de T(entrée gaz)-250°, plutôt que Temp entrée gaz comme avant.
La surface de la partie cylindrique de l'espace mort (au PMH) a été ajoutée dans le calcul de la surface d'échange. Ça peut jouer si on a un grand espace....
J'ai aussi pu faire apparaître les noms des feuilles dans l'onglet du bas....
Bonne soirée
 
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