Calculs autour du moteur mange-flammes

mvt

Compagnon
8 Juin 2014
1 029
FR-91 - RER B
Bonjour,

Merci pour vos conseils et réponses.
J'ai créé un fil ici pour éviter de polluer ce fil.
Il y a quelques réponses pour Gégé (matériel, je devais récupérer une lunette mobile en complément de ma fixe, mais le vendeur en a décidé autrement)
Je pensais bien commencer par le cylindre. A défaut de tailler les ailettes dans la masse, si je garde l'alésage de 50, ça fait des parois de moins de 5mm, peut-on contourner le pb par un ailettage en alu monté autour du cylindre en fonte ? (c'est la fonte qui sert de chemise...)
Pour le polissage, j'avais lu le fil, à retrouver.
@Gedeon Spilett : je ne pense pas réaliser toutes les pièces, d’où les roulements à la place des paliers bronze p. ex. Ce sera donc un Vogt like :)
 

gégé62

Compagnon
26 Février 2013
2 456
Harnes (Pas de Calais)
peut-on contourner le pb par un ailettage en alu monté autour du cylindre en fonte
dans le principe c'est même très bon, mais dans l'idéal il faut assurer un bon contact métal/métal, donc une bonne géométrie, un bon état de surface, et un montage légèrement en force. Pas si facile à bien faire tout ça.... ou alors faire un montage légèrement conique ?
 

mvt

Compagnon
8 Juin 2014
1 029
FR-91 - RER B
dans le principe c'est même très bon, mais dans l'idéal il faut assurer un bon contact métal/métal, donc une bonne géométrie, un bon état de surface, et un montage légèrement en force. Pas si facile à bien faire tout ça.... ou alors faire un montage légèrement conique ?
La suite à de l'autre côté :)
 

vaton78

Nouveau
4 Mars 2019
7
Bonjour à Tous
Nouveau sur Usinages, j'ai découvert le travail de Gégé62 sur les moteurs "avaleurs de flamme".
Depuis plusieurs années je m'interesse aux moteurs thermiques en général, et tout particulièrement aux moteurs avaleur de flamme qui ont la particularité d'utiliser une énergie gratuite et infinie, la pression athmosphérique. J'ai moi-même écrit plusieurs programmes de simulation et je serai interessé de pouvoir en discuter avec des gens motivés.
J'ai analysé en détail les programmes de Gégé62 et il y a des résultats qui ne me semblent pas cohérents.
Si certains veulent prendre contact avec moi j'en serai très heureux.
Cordialement
 

philippe2

Compagnon
20 Février 2016
974
A côté d'Orléans
Bonjour,

Oui il y a certainement quelques incohérences dans le fichier de Gégé62, ce qui n'enlève absolument rien au mérite qu'il a pu faire.
Sinon à mon humble avis il n'y a aucune énergie potentiellement gratuite.
Si tu veux poursuivre ce serait mieux sur le forum qu'en MP, pour que tout le monde puisse partager.

Bien cordialement,
 

Gedeon Spilett

Ouvrier
4 Janvier 2011
428
Essonne
De quelle incoherence s'agit-il ? ça semble bien mystérieux !
J'ai moi-même fait un tableau Excel sur ces moteurs, et surtout fait pas mal de moteurs qui marchent pas trop mal...
je suis très intéressé par de nouvelles idées.
J'ai eu l'occasion de discuter avec Klaus-Jurgend Bladt qui est l'auteur d'une étude bien connue...et vient même tout récemment de modifier tout son programme à la suite de nos discussions.(en allemand, pas simple pour moi !). Malgré cela je pense aussi qu'une discussion ouverte est plus profitable et stimulante.
 

gégé62

Compagnon
26 Février 2013
2 456
Harnes (Pas de Calais)
Bonjour à tous....ça fait un bail depuis toutes ces discussions, et si la question m'intéresse toujours, je dois avouer que je ne suis plus du tout dedans.....et pour l'instant pas disponible pour m'y remettre.
Mais ça fait plaisir de vous revoir :-D.

@vaton78 : la pression n'est pas une énergie.

Cela dit je ne suis pas surpris qu'il y ait des erreurs dans les fichiers de calculs. Je me souviens avoir obtenu dans certains cas des résultats manifestement faux.
Une incohérence serait une erreur au niveau du principe de calcul, là je ne pense pas en avoir commise, en admettant bien entendu les hypothèses simplificatrices. Mais prudence et modestie sont de mise dans ces domaines....
 

vaton78

Nouveau
4 Mars 2019
7
Bonjour à tous
Vraiment ravi de recevoir vos réponses.
Je vais essayer de repondre;
Sur la forme je suis tout nouveau sur le site et j'aurai besoin d'explications sur la façon d'operer.
Sur l'intérêt des moteur "avaleur de gaz chaud", je maintien que l'énergie mécanique récupérée est gratuite. En effet toute la chaleur en entrée est intégralement restituée à la sortie (transformations en principe isochore) . Dans les autres moteurs (en particulier les moteurs à combustion interne) l'énergie en entrée a d'une part pour fonction la compensation de la poussée de la pression atmosphérique à laquelle sera jointe la poussée mécanique utile. Dans le 1er cas la poussée atmosphérique est positive, dans le 2ème elle est négative.
Sur les "incohérences" relevées, je dirai que je comprend mal le calcul de la température interne et la signification des résultats obtenus. La courbe obtenue me semble complétement illogique. D'autre part il n'est pas pris en compte la contraction des gaz lors du refroidissement ce qui fait que l'incrément en masse est largement sous-dimensionné. Egalement lors du calcul de la pression utile (ligne 48 du tableur en ma possession) je ne comprend pas l'inversion qui est faite après le point mort bas.
Mais tout cela n'enléve rien à la qualité du travail fait par Gégé62 qui est une bonne base de travail.
Accessoirement j'ai conçu un moteur qui dépasse toutes ces considérations car il respecte la réalité des transformations isochore et isotherme, mais je ne suis pas mécanicien et je ne suis pas capable de le construire.
Encore merci à tous et à bientôt pour lire vos observations.
Jacques dit Vaton
 

roland88

Compagnon
9 Juillet 2009
1 935
Seine et Marne
Bonjour vaton78,
le moteur "avaleur " est un moteur thermique qui comme tous les autres transforme de la chaleur en travail.
Une partie de la chaleur est transformée en travail et l'autre est rejetée.
Le moteur ne rejette pas l'intégralité de la chaleur absorbée....sinon il ne fonctionnerait pas !!!!!!
Roland88,
 

gégé62

Compagnon
26 Février 2013
2 456
Harnes (Pas de Calais)
Sur l'intérêt des moteur "avaleur de gaz chaud", je maintien que l'énergie mécanique récupérée est gratuite
comment chauffes-tu les gaz entrants ? à moins de trouver une astuce pour les chauffer à l'énergie solaire, par exemple, ce qui est possible et parfois réalisé en moteur Stirling avec des miroirs paraboliques, je ne vois pas de moyen gratuit.....

Sur les "incohérences" relevées, je dirai que je comprend mal le calcul de la température interne et la signification des résultats obtenus.
c'est pourtant la base de tout. Ce sont les variations de pression au cours du cycle, qui permettent de récupérer un travail, mais ces variations ne sont que la conséquence des variations de température elles-mêmes induites par les échanges thermiques contre les parois.
Le calcul est principalement basé là-dessus, en tenant compte bien entendu de la construction (vitesse de piston au cours d'un cycle, fermeture du clapet, rôle de la soupape éventuelle. J'ai aussi voulu tenir compte des frottements en les calculant, là ça devient assez complexe et je pense que des bugs y sont liés.

En effet toute la chaleur en entrée est intégralement restituée à la sortie (transformations en principe isochore)
en général dans un moteur on ne cherche pas à retrouver la chaleur fournie, (ce qui serait plutot un système adiabatique, pourquoi isochore ????) mais à récupérer un travail utile.

La courbe obtenue me semble complètement illogique
à quelle forme de courbe t'attendais-tu, et comment la justifier ?

D'autre part il n'est pas pris en compte la contraction des gaz lors du refroidissement
si, bien sûr, c'est de là que vient le travail utile !

Accessoirement j'ai conçu un moteur qui dépasse toutes ces considérations car il respecte la réalité des transformations isochore et isotherme
accessoirement.....chapeau bas !!
mais peux-tu nous en dire plus sur son fonctionnement, ne le prends pas mal mais j'ai quelques doutes, compte-tenu de tout ce que tu nous as dit. Tu manies allègrement le vocabulaire de la thermodynamique, mais tu ne vois pas la logique du calcul de la température des gaz (échange thermique à la paroi), ça me semble incohérent (pour le coup je trouve ce mot fort à propos) , cela dit comme je le pense, et je serais content de faire amende honorable si je me suis trompé.
 

vaton78

Nouveau
4 Mars 2019
7
Bonsoir à tous les deux
Je répond d'abord à Roland, pour Gégé ce sera un peu plus tard, il y a beaucoup de choses à réfléchir dans ce que tu dit. Je voudrais être sur que mes explications soient claires.

Faux... ça c'est ce que l'on apprend à l'école.

Une machine motrice thermique, (électrique ou éolienne) ne transforme pas l’énergie. Elle crée par action de la chaleur un déséquilibre de forces qui combinées à un déplacement (selon la définition) génère un travail W=F*dL Ces forces sont au nombre de 3, la force de pression des gaz, la force de pression atmosphérique, la force mécanique. Ne pas confondre « pression » et « force de pression ». La première est le produit de la vitesse des particules par leur densité, la deuxième la somme des chocs des particules sur une paroi (comme l’ensemble des manifestants rassemblés Place de l'Etoile d'une part, et l'action réciproque des manifestants et des CRS dans les rues avoisinantes d'autre part).

Dans le cas des machines thermiques dont le fonctionnement théorique est schématisé par le diagramme de Stirling (voire dessin joint) le cycle de fonctionnement est composé de 4 phases.

La 1ere consiste à élever dans une espace fini la pression d'un gaz par action sur sa température. Pour une bonne éfficacité, celle-ci doit être isochore

La 2 eme consiste à combiner les forces s'exerçant sur les faces du piston pour créer un déséquilibre. Celui-ci va créer un mouvement qui combiné avec la somme des forces va génèrer du travail. Selon Stirling cette transformation est isotherme. Pour Carnot elle est adiabatique ce qui évite de rejeter de la chaleur, mais au prix d'une diminution importante de la quantité de travail.

La 3éme consiste à refroidir le gaz ce qui va diminuer de pression, le volume restant constant et maximal. L’énergie calorique rejetée est exactement égale à l’énergie qui a été nécessaire pour élever la température à l'étape 1. Aucune perte d'énergie n'est à considérer.

La 4eme va exploiter le nouveau déséquilibre pour générer à nouveau un travail par déséquilibre entre la pression atmosphérique et la pression interne. La force mécanique est là encore du coté le plus faible. Il ne s'agit pas d'une compression comme généralement dit mais d'une rétractation des gaz.

Si l'on regarde de plus près le diagramme joint, on constate qu'il est possible de le diviser en 2 parties, l'une où la température est toujours chaude (en rose sur le dessin), l'autre (en bleu sur le dessin) où la température est toujours froide. Le cycle chaud pris seul représente les moteurs à combustion interne (plus précisément les moteurs de type Lenoir), le cycle froid les moteurs de type Avaleur-de-flamme. L'ensemble correspond aux moteurs Stirling.

Dans le premier cas l'augmentation du volume entraîne une baisse de température et une baisse de pression rapide (si transformation adiabatique) ; pour compenser, il est nécessaire de fournir de la chaleur pour maintenir la température (si transformation isotherme) C'est alors, et seulement dans ce cas, que l'on peut considérer que ce que tu dis est vrai.

Dans l'autre cas, la pression atmosphérique reste constante ; il n'y a donc pas lieu d'intervenir pour rétablir l'équilibre. La diminution de volume est la conséquence de la rétractation des gaz. Il n'y a pas d'échange thermique la transformation étant toujours isotherme (comme pour un moteur de machine à vapeur fonctionnant à l'air comprimé) et ce que tu dis est faux. Mais le travail récupéré sera la somme des travaux de la force motrice et du travail (résistant) de la force de pression des gaz d'une part et de la pression atmosphérique d'autre part.

En conséquence l’énergie qui va produire le travail mécanique est uniquement due à l'action de la pression atmosphérique diminuée de la force de pression des gaz froids, et à ma connaissance celle-ci à l’échelle humaine est gratuite et infinie.

Si l'air chaud provient d'une source chaude (chaleur fatale ou four solaire), c'est tout bénéfice. Si on doit la fournir à l'entrée, on la retrouve à la sortie.

J'espère que ces explications te seront utiles et reste à ta disposition pour plus de détails.

Cordialement

Cycle Stirling.jpg
 

mvt

Compagnon
8 Juin 2014
1 029
FR-91 - RER B
Bonsoir à tous,

Ça avance doucement. J'attaque la lunette bientôt. J'ai acheté ici un rond d'alu aviation (type Concorde ou pistons de moteur R&R p. ex.) avec lequel j'envisage de faire le piston. Comme vous êtes repartis sur les échanges thermiques, je me suis posé une question à propos du piston.
Dans l'idée de maximiser les échanges, est-ce que si je fais de faire des ailettes à l'intérieur de la jupe du piston (de façon un peu empirique, comme mes réalisations) cela permettrait d'augmenter ces échanges qui sont majoritairement aujourd'hui par le cylindre).
Pire, dans les délires, si je ventile le piston cela aura-t-il un effet ?
Allez, c'est pour passer les 1000 messages d’âneries avec un peu de folie en plus :) Mais pas que :)

Dans les modifications prévues pour plus tard, si j'arrive à faire fonctionner le premier moteur, j'avais pensé à une distribution rotative, un bien grand mot pour parler d'une ouverture/fermeture avec un disque à lumière tournant ce qui permet de faire varier aisément les moments d'ouverture, fermeture et leurs écarts. Reste à voir la question de l’étanchéité de la chose.

Content d'avoir de vos nouvelles
 

gégé62

Compagnon
26 Février 2013
2 456
Harnes (Pas de Calais)
bonjour mvt, bravo pour ta persévérance, il n'y a que cela qui paie....et c'est ce qui me manque, je n'ai rien fait de ce que je pensais faire, voici près d'un an déjà...
maximiser les échanges, est-ce que si je fais de faire des ailettes à l'intérieur de la jupe du piston
en principe, oui, le procédé est employé dans les échangeurs en phase gaz, cela augmente la surface d'échange. En pratique dans notre cas, il faut voir, ce n'est pas si simple. S'il est vrai que l'échange a de l'importance, on ne recherche pas forcément l'échange maxi tout le temps. C'est à partir du PMB que c'est intéressant de refroidir le gaz, tout le refroidissement qui a lieu avant est plutôt nuisible, c'est comme si on entrait un gaz moins chaud. D'où mon idée, utilisée dans les calculs sur certaines versions, d'imaginer deux zones de refroidissement distinctes pour le cylindre, l'entrée (chaude) et le coté PMB (froid), et mes conclusions par ces calculs sont mitigées.....
Autre point: si tu fais des rainures, où les faire ? la partie exposée au gaz est la face avant du piston, tandis que la surface cylindrique ne "voit" que le cylindre. C'est donc sans doute sur le fond plat du piston que ces ailettes auraient une incidence. Pas forcément facile à réaliser, tu as prévu de mouler le piston ou le tailler dans la masse ? par moulage c'est à peine plus compliqué, par usinage c'est plus difficile, faire des rainures concentriques en bout, au tour ?
Une suggestion serait de faire ces rainures, et de tester le résultat avec et sans :-D je veux dire en mettant un peu de laine de verre dans le piston, ce qui annulera leur effet.
si je ventile le piston cela aura-t-il un effet ?
oui sans doute. C'est une chose que l'on peut faire, d'ailleurs, quand on a un radiateur de chauffage jugé trop petit, mettre un ventilo dessous, ça augmentera forcément l'échange.....On gagne sur deux plans, d'abord on augmente la turbulence, donc on augmente le coefficient d'échange, ensuite l'air étant plus souvent renouvelé,sa température moyenne est plus basse.

distribution rotative
pas facile ça.....c'est certain qu'un mécanicien préfère d'instinct les systèmes tournants aux systèmes translatés. Mais dans ce cas, obtenir une étanchéité suffisante sans frottement demande une précision diabolique, enfin tout dépend de la lubrification, si elle est possible ? Ça me fait penser aux instruments de la famille des trompettes, qui ont des pistons linéaires mais aussi tournants (en Allemagne surtout). Mais là il n'a pas de différence de pression, juste une onde de pression qui se propage ça n'a pas le temps de fuir, même s'il y a un peu de jeu, et on y met de l'huile....

bonne journée.
 

Gedeon Spilett

Ouvrier
4 Janvier 2011
428
Essonne
Vaton78 :
Il s'agit de modéliser le fonctionnement d'un moteur avaleur de flamme pour optimiser les dimensions et dispositions, c'est bien sûr plus facile avec un tableur si les hypothèses de base sont justes, et jusque là, je ne trouve rien à redire à ce tableur; d'ailleurs je fais les mêmes hypothèses et Klaus-Jürgen Bladt aussi.
https://www.usinages.com/threads/tableau-de-calcul-sur-le-moteur-avaleur-de-flammes.112320/
https://www.jbladt.de/technik/heissluftmotoren-hot-air-engines/flammenfresser/
Tout ça ne devrait pas bouleverser les lois de la thermodynamique.

MVT : Si les ailettes ne sont pas soumises à un courant d'air ou d'eau, elle peuvent se transformer en accumulateur de chaleur et avoir un effet inverse à celui attendu.