Le stirling et les differents métaux

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T

Titou16

Compagnon
Bonjour à tous,

Vous avez sans doute remarqué, comme moi, qu'on voit pas de Stirling efficaces et utiles, sur ce forum et sur d'autres. Pourtant ils existent. GM atteignait 300 chevaux, Philips 700W avec un 60cc. Donc c'est possible.
Moi je galère depuis des années sur le sujet. Voici mon dernier né, ci dessous. Comme les autres, et malgré le temps que j'y passe, il est très médiocre. Le seul "amateur" que je connaisse à avoir fabriqué des Stirling "puissants" c'est Andy Ross, dont le plus puissant atteignait 230W ce qui est une puissance respectable pour un stirling d'env 90cc. Il a écrit un livre (Making Stirling Engine). Je me suis basé dessus pour faire celui ci. Et pourtant ça donne rien. Malgré un refroidisseur de 106 cm² pour une cylindrée de 26cc, il ne tourne qu'à 1000 tr/mn. Andy Ross, lui, dépasse les 5000 tr/mn. Alors où est le problème? Je pense qu'il est en parti dans les matériaux utilisé. J'avais fait des essais sur un ancien moteur. j'avais fais trois cylindre chaud identiques mais dans des métaux différents. Un en cuivre, un en acier et un en inox. Le cuivre, ça marchait pas du tout. L'inox, ça marchait un peu. L'acier c'est ça qui marchait le mieux. Andy Ross utilise pourtant l'inox, lui. Y a un truc qui m’échappe. Des suggestions?

Stirling alpha 26.5 (1).jpeg


Stirling alpha 26.5 (2).jpeg


Refresher (air side).jpeg
 
C

Charly 57

Compagnon
Bonjour

J'ai lu qu'il faut interposer un écran thermique à la base du cylindre chaud pour éviter que la chauffe ne se transmette via le métal. Le titane est un trés mauvais conducteur de chaleur et peut servir à ça.

Ton refroidisseur à eau, y a t il une pompe pour assurer la circulation? Il me semble que tu aurais à gagner en faisant des ailettes plus épaisses car c'est l'épaisseur du métal qui transporte la chaleur. Avec leur finesse, il est possible que le bout de tes ailettes ne serve pas à grand chose et freine la circulation d'eau. Je ne vois pas comment est forcée la circulation de l'eau au travers des ailettes. Il y a peut être beaucoup à gagner de ce côté.

Pour le piston chaud, l'inox est préféré car il ne rouille pas. Ses caractéristiques de capacité et de conductibilité thermiques sont très voisines de celles de l'acier.

Tu peux essayer de monter serré une "calotte" de cuivre au bout chaud de ton cylindre chaud (moins de 1/3 de sa longueur), directement au contact de la flamme. Le cuivre va répartir la chauffe sur toute la périphérie du cylindre.

Quel type d'étanchéité as tu monté entre tes pistons et tes chemises??
Je vois une valve, est ce pour le pressuriser ?

Bon boulot en tout cas ! Bravo
 
M

moissan

Compagnon
le choix des metaux n'est pas le principal

il faut plutot voir l'architecture generale pour faire un bon cycle thermodynamique

ton refroidisseur a eau a plutot la place du regenerateur ou economiseur

il faut un circuit d'eau dans la zone froide mais il faut un regenerateur entre la zone chaude et froide : un truc a ailette completement passif : le gaz qui vient du chaud donne sa chaleur aux ailette avant de passer du coté froid ... quand il sort du coté froid il reprend de la chaleur avant d'aller au coté chaud
 
T

Titou16

Compagnon
Le coté du refroidisseur que je montre est le coté air. Le coté eau, je vous le montrerai ce soir. Bien entendu, il y a une pompe pour fair circuler le liquide. Les joints de piston sont des quadring. Le cylindre de chauffed devient rouge et pourtant le moteur reste aux alentour de 60°C. Son architecture est quasiment la meme que celle du v 15 d'Andy Ross qui n'a pas de regenerateur non plus. Ce dernier etant peux efficace sur des petites cylindrée comme celle ci. Le v15 tourne pourtant a 3600 tr/mn a vide.
 
M

MOTORIX

Compagnon
Bonjour Titou Bonjour à tous
Tout d abord félicitations pour l architecture et la finition de ton moteur ,en ce moment je suis un peu comme toi je "patauge" sur un Alpha un peu différent dont le résultats ne sont vraiment glorieux ....J ai même essayer de faire la prise d air du cylindre chaud à l extrémité de celui-ci (cela ne ma rien apporté)
Je crois que les joints de pistons quels qu ils soient vont être a proscrire (j ai peur qu avec la chaleur ils deviennent adhérent) mais piston chemise segment sans lubrification ça va être compliqué :mad:
Encore une dernière :wink: j ai remarqué qu il fallait mettre le carter du moteur a l air libre pour avoir un possible fonctionnement
Bonne suite et bonne journée. @+++.Henry.
 
E

epine43

Compagnon
je vais etre réaliste : ton travail est beau, mais si le Stirling reste un amusement c'est qu'il y a des raisons ....me parler de station spatiale ne concerne pas la réalité de la vraie vie....
 
T

Titou16

Compagnon
Epine 43 : Ah bon, le stirling est un amusement? Renseigne toi mieux. Un Stirling de 700W pour 60cm3 dans les années 50-60 c'était pourtant loin d'être ridicule. Et ce n'est qu'un exemple parmi des dizaines d'autres.

Motorix : Moi aussi j'ai essayé de deplacer l'entrée d'air de la zone chaude. La meilleur solution est de la placer le plus proche du carter moteur. C'est aussi les conclusions d'Andy Ross, pour qui d'ailleurs l'architecture en V n'est pas top à cause de ça. Il préférait dans son bouquin, une architecture juxtaposé, qui il est vrai permet de réduire au max les volumes morts. Sur ses moteurs les plus simples, il n'y a pas de joints en effet. Mais sur les plus puissants, qui sont préssurisé il y en a et je me demande bien ce que c'est. Il en parle mais c'est pas clair. Après le mieux, c'est surement, comme sur le Philips, d'avoir un compresseur intégré qui maintien la pression en permanence. Ce qui en plus permet de démarrer sans pressurisation. Déjà, le mien, avec 3 bars je peux plus tourner le volant. Le Philips etait préssurisé à 15 bars. A cette pression, impossible de le faire démarrer avec un lanceur à corde.
 
P

Pierreg60

Compagnon
j'aime bien l'échangeur qu'on voit sur la dernière photo, mais il va falloir une bonne pression pour faire traverser l'eau la dedans!
 
M

MOTORIX

Compagnon
Hello Titou
pour le coup il va falloir m enlever un doute ,je pensais que lorsque l on pressurisait un Stirling il fallait pressuriser l ensemble du moteur sinon je ne vois pas comment un tel moteur peut démarrer, j ose à peine imaginer la conception de l ensemble pour résister a de telle pression.Il me semble que le Stirling expérimental qui était monté dans la parabole à Odeillo était pressurisé a 200 Bars (avec de l hélium comme gaz)
Bonne après -midi .@+++.Henry.
 
T

Titou16

Compagnon
Pierreg60 a dit:
j'aime bien l'échangeur qu'on voit sur la dernière photo, mais il va falloir une bonne pression pour faire traverser l'eau la dedans!

Ce n'est pas de l'eau qui passe dans ces ailettes, c'est de l'air, le gaz de travail. Le circuit d'eau passe de l'autre coté. Il st bien evident que de l'eau aurait du mal à passer. La distance entre chaque ailette est de 0,2mm. En tout ça fait une surface d'echange air/metal de 106 cm2.
 
T

Titou16

Compagnon
Motorix : Je pensais aussi qu'il fallait préssuriser tout le moteur. Mes premiers préssurisés avaient le carter préssurisé et je pensais cela indispensable. Mais mon dernier alpha, celui là :


m'a montré que non. Il est préssurisable. Je le lance sans pressu et je le pressurise après. Et sa vitesse augmente. Sa puissance aussi. Je ne peux pas le pressuriser au delà de 2,5 bars car le palier est constitué de résine polyester car il est aussi un générateur à flux axial.


La resine n'encaisse pas bien l'augmentation de l'effort du à la pressurisation. De plus le piston se cabre et vu la longueur du déplaceur, celui ci vient à toucher le cylindre chaud. Il est donc limité par ces 2 problèmes. C'est dommage car je sens qu'il y a bien mieux à faire. Un embiellage Ross yoke résoudrai le problème. C'est prévu pour un peu plus tard. Pas avant l'hiver prochain probablement.

Sinon voici le refroidisseur vu de l'autre face. Là c'est le circuit d'eau qui récupère les calories cédées au passage par le gaz de travail aux ailettes.

Cooler (water side)1.jpeg
 
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P

Pierreg60

Compagnon
Je connais pas trop le principe du stirling, mais est ce que la simplicité de l'échangeur suffit ? sinon il est possible de faire quelque chose de plus performant, juste en utilisant du cuivre par exemple, et une bricole tu à fais tes rainures de 0,2mm comment?
 
M

moissan

Compagnon
cet echangeur est bien : le gaz qui passe dedans sera bien refroidi ... mais entre le piston chaud et cet echangeur froid il manque le regenerateur

quand le gaz chaud sort du piston chaud si il donne sa chaleur au regenerateur , le gaz froid qui passe ensuite dans le même regenerateur recupere cette chaleur : c'est vraiment important ... sans regenerateur je ne vois pas comment obtenir un bon resultat

dans un stirling beta le simple jeux entre deplaceur et cylindre peu suffir a servir de regenerateur efficace , mais dans le alpha il n'y a rien si il n'y a pas un vrais regenerateur
 
M

metal89

Ouvrier
Les stirling entraînés par un moteur produisent du froid et sont utilisés dans des liquéfacteurs de gaz. Il ont un excellent rendement. Il existe donc des applications industrielles.

Les moteurs Stirling industriels qui ont été développés à une époque utilisaient comme fluide de l'hélium comprimé à 200 bars. La pression est destinée à augmenter la masse volumique du gaz et par suite la puissance massique. L'hélium est un des rare gaz avec l'hydrogène à avoir un bon coefficient de conduction thermique. L'hydrogène n'a pas été retenu car sa molécule est tellement petite qu'elle passe au travers du réseau des molécules de métal et provoque une fragilisation des dits métaux.
Il se sont révélés plutôt fiables mais très coûteux à fabriquer (tolérance/étanchéité). Le rendement était correct (de mémoire 20%) avec une puissance massique tout à fait raisonnable. Comme il s'agit d'une combustion externe ils sont polycombustible et la combustion peut être extrêmement optimisée. Il sont mal adaptés aux variations brusque de régime ce qui ne les rend pas très attractif pour la traction automobile. La solution qui aurait due être retenue aurait été d'utiliser un alternateur scellé avec des moteurs électriques, mais allez faire comprendre cela à un constructeur automobile! C'est la solution retenue par la NASA.
La NASA en utilise car l'espace est une source froide à -300°C et la face exposée au soleil peut être très chaude. http://www.youtube.com/watch?v=P1FwrDZKfKk
Les stirling ont connu un gros succès après la seconde guerre mondiale dans des puissances d'une centaine de watts pour alimenter des postes de radio destinés à la propagande et à l'alphabétisation. Ils fonctionnaient me semble-t-il avec des pressions internes modérées de l'ordre de 20-30 bars.

Je crains que la fabrication d'unité efficace ne soit pas à la portée de l'amateur à cause des précisions d'usinage et à la métallurgie à mette en oeuvre.
Je vais regarder si je n'ai pas de la doc qui puisse être utile mais malheureusement la doc utile est très théorique et ne renseigne guère sur industrialisation .

Patrick
 
T

Titou16

Compagnon
PierreG60 : Usinage à la fraise scie de 0,2mm d'epaisseur (fraichement achetée chez Otelo, de marque Astra, ø25mm). Porte fraise fait maison :

mdnj.jpg


Moissan : Ok, tu as certainement raison. Je vais sans doute faire un essai comme tu dis. Mais le V15 d'Andy Ross avait pourtant exactement cette architecture. juste une chose à propos de la vidéo ci dessous. Le V15 ne fait pas 100W comme le prétend le gars sur la video, mais 6,5W à 2700 Tr/mn dixit Andy Ross lui même. Juste histoire de remettre les choses à leurs places :


Cependant il tourne très bien est avec relativement peu d'apport de chaleur.

Pour revenir à mon moteur, voici dans le détail comment il est fait.

yjyd.jpg

29uf.jpg

8s33.jpg

80cg.jpg

jsb3.jpg

nzup.jpg

wncr.jpg

6i53.jpg

1wnk.jpg

bhsv.jpg

s8xf.jpg

o2om.jpg

7q3v.jpg

6t2a.jpg

8b9r.jpg
 
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M

metal89

Ouvrier
Je débarque dans ce post qui me semble plus intéressant que l'éternel débat sur les tours chinois. Donc désolé, probablement quelques redites et questions qui tombent à plat de ma part

Si le gaz ne cède pas facilement sa chaleur (faible conductivité thermique) et/ou en stocke peu (faible masse volumique, faible capacité calorifique) le regénérateur est peu efficace même si la surface d'échange est grande (mousse métallique, ailetage très fin)

Je pense que le dioxyde de carbone (CO2, gaz carbonique) pourrait être un bon candidat de remplacement à l'hélium et en tout cas meilleur que l'air.
- capacité calorifique dans la moyenne
- bonne conductivité thermique proche de celle de l'hélium
- molécule assez grosse donc moins propice à fuir comme l'hélium
- on le trouve en cartouche (sous 30 bars je crois) dans les supermarchés pour pas très cher. (cylindre 60l CO2 Sodastream) Donc pressurisation aisée du moteur.

En général les moteurs que je connais un peu par la littérature étaient encapsulés pour éviter les diaphragmes métalliques fragiles ou les presse-étoupes fuyards et générateurs de frottements. Ils étaient donc pressurisés en totalité sauf erreur de ma part
As-tu déjà essayé d'accoupler en bout d'arbre un moteur électrique d'avion RC avec un multiplicateur (car il ne débitent rien à basse vitesse) dans un carter étanche boulonné sur le bâti moteur? Quelques fuites à prévoir si les fils électriques sont multibrins.

Je chercherai demain si j'ai conservé de la doc sur les regénérateurs.

Bonne soirée, Patrick
 
M

moissan

Compagnon
le C02 est un gaz mauvais conducteur de la chaleur ... plus les gaz sont lourd moins il sont conducteur ... c'est un peu bizare mais c'est comme ça

les 2 gaz 10 fois meilleur conducteur que les autres gaz sont l'helium et l'hydrogene : cette meilleur conductivité permet de tourner plus vite en faisant les echange thermique plus vite

deuxieme effet kiss cool : ces 2 gaz sont plus fluide , donc passent plus facilement dans les tuyaux avec moins de perte d'energie que l'air

le CO2 plus lourd fera au contraire plus de perte pour passer

le poid du CO2 ne lui donne ppas non plus d'avantage en capacité calorifique ... autre bizarerie de la capacité calorifique de tous le corps : jamais proportionelle au poid : 1kg de plomb absorbe moins de chaleur que 1kg d'alu : c'est plutot la capacité volumique qui est presque constante pour les differentes matieres

la fluidité de l'hydrogene qui passe trop facilement dans les joint n'est pas si grave : il faut mettre le moteur stirling et son alternateur dans la même enceinte etanche et il n'y aura plus de fuite : connection electrique comme les compresseur de frigo : parfaitement etanche
 
M

metal89

Ouvrier
Dernière question avant que j'aille me faire dormir les yeux.
J'ai bien regardé les photos et il s'agit d'un stirling de type Alpha n'est-ce pas?
http://www.moteurstirling.com/alpha.php
D'après ce que je vois, le canal de circulation des gaz n'a pas de regénérateur mais un refroidisseur à eau. Si je ne trompe pas c'est assez étrange.

Le refroidisseur sert à abaisser la température du cylindre froid pour augmenter le rendement en évacuant la chaleur. (Source froide)
Le regénérateur est par contre isolé pour restituer la chaleur et fonctionner comme un économiseur lors du passage des gaz en sens inverse.
Le cylindre chaud doit être très chaud (source chaude) ce qui risque d'ailleurs écouter la vie des joints Viton.
Il y a donc une bizzarerie me semble-t-il sur le montage proposé, mais je ne raisonne que sur des interprétations de photos, au demeurant excellentes soit dit en passant.
Un essai avec un ventilo de PC sur le cylindre froid avec le regénérateur, sans circulation d'eau, emmailloté de laine de verre pourrait lever un doute à ce sujet.

Patrick
 
M

metal89

Ouvrier
-->Moissan
je ne veux pas polluer le post par un débat sur la thermodynamique des gaz, et ce sera ma seule réponse sur le sujet.

Il faut bien distinguer 2 notions
- la quantité de "chaleur" que peut accumuler ou céder un corps
- la facilité avec laquelle ce corps peut échanger cette chaleur.

Pour faire simple on va dire que la quantité de chaleur disponible est égale Masse x Capacité_calorifique
vers 100°C sous 1 bar j'ai les chiffres suivants (à vérifier!)
Gaz Capacité Th Masse_vol. M x Capacité
Air 1,044 1,293 1,35
CO2 1,056 1,977 2,09
Hélium 5,2 0,18 0,936

Avantage CO2

La conductivité thermique des gaz augmente avec la pression et la température, mais je n'ai pas les tables de valeur
De mémoire ce n'est qu'à partir d'une vingtaine de bars que le jeu en vaut la chandelle sachant que la masse volumique augmente aussi
Air 0.032
CO2 0.025
Hélium 0.17
avantage Hélium notons en passant que pour l'aluminium la conductivité thermique est de 237 et le cuivre de 390 W/(m.K)

Pour des gaz simple la viscosité dynamique des gaz est pratiquement indépendante de la pression. Elle dépend de la température et de constantes propres au gaz (formule de Sutherland)
sauf erreur de calcul on obtient à 300°C ( unité E-6 Pa.s)
Air 29,93
CO2 26,5
Hélium 31.09

Ex aequo. D'ailleurs vu les très courtes distances et les vitesses modérées (certainement <100 m/s) on n'a pas à se prendre la tête


Je me résume et je ne disais rien d'autre que ce qui suit:
- si notre ami est capable de se procurer sans débourser une bouteille d'hélium sous pression conséquente (en général 200 bars) ce sera le bon choix
- sinon une cartouche de CO2 à 30 bars sera une bonne piste. (je doute que notre ami ait un compresseur montant à 30 bars)

De toutes manières le moteur doit facilement fonctionner à l'air c'est à dire que sa conception et les échanges doivent être irréprochables quelque soit le gaz utilisé.

Compte tenu de la taille modeste du moteur les frottements liés aux étanchéités (pistons, axes) sont à particulièrement optimiser.
De ce point de vue ne vaudrait-il pas mieux, pour la partie chaude, utiliser un cylindre fonte et piston avec segments comme dans les moteurs à combustion interne?
Par ailleurs si le moteur est pressurisé et encapsulé les joints de cylindre n'ont à prendre en compte que le différentiel de pression lié au chauffage (expansion du gaz). Pour un différentiel de température de
300°C entre la zone chaude (360°C soit 633K) et la zone froide (60°C soit 333K) la pression différentielle moyenne s'établit à 2 bars environ (633/333= 1.9). Il y a peut-être moyen avec un rodage soigné et des pistons à jupe longue de supprimer totalement les joints. C'est le cas des moteurs d'avion à autoallumage (diesel engine en anglais) qui ont des taux de compression de 12 à 20.

Je referme cette parenthèse (un peu longue c'est vrai) pour suivre avec attention le développement de ce projet intéressant qui est différent d'un simple modèle de démonstration
Patrick
 
E

epine43

Compagnon
Titou , je ne partage pas ton optimisme sur les Stirling , par contre ton travail perso est superbe , bravo pour ton excellent usinage ! :-D :-D
 
M

moissan

Compagnon
parler de thermodynamique n'est pas une polution sur un sujet de stirling !

la capacité calorifique du gaz est elle utile dans un stirling ? le but n'est pas de transporter de la chaleur : le but est au contraire de faire passer le gaz du coté chaud au coté froid sans depalacer la chaleur ... on reduit même ce deplacement de chaleur nuisible avec le regenerateur : donc si l'helium ou l'hydrogene a une capacité calorifique plus faible c'est un avantage

la chaleur est utilisé pour produire une dilatation du gaz : une mole d'hydrogene fait le même effet pour la dilatation qu'une mole d'autre gaz plus lourd

donc l'hydrogene a le même effet utile de dilatation que les autre gaz , une meilleure conductivité pour prendre plus vite la temperature , une plus faible capacité thermique pour faire moins de transport de chaleur inutile

autre effet utile d'un gaz neutre : proteger de l'oxydation la partie chaude ... le CO2 n'est pas neutre du tout a chaud : il est oxydant

l'helium est parfait , mais cher

l'hydrogene est facile a fabriquer sur place par electrolyse , mais dangereux en melange avec l'air ... mais ce n'est pas grave : si un truc est assez etanche pour esperer le remplir d'hydrogene , on peut le mettre sous vide avant pour enlever l'air

de toute façon la premiere etape est de faire un stirling qui marche bien a l'air , ensuite il ne marchera que mieux a l'hydrogene ... inutile de se compliquer la vie avec du gaz dès le debut
 
M

metal89

Ouvrier
Salut Titou
Une vidéo dont le début montre un liquéfacteur Stirling (chargé à l'Hélium) produisant directement de l'air liquide. (l'air est préalablement déshydraté)
http://www.youtube.com/watch?v=GFfMruoRMGo

la première partie de la même vidéo traite du moteur
http://www.youtube.com/watch?v=GqIapDKtvzc

Sinon le générateur Philips pour radio. (pression 240 Psi soit 16,6 bars- brûleur à kérosène) L'arrivée du transistor a signé la mort de ces générateurs
http://www.youtube.com/watch?v=M9UKu-AP02k

Un moteur alpha dont le regénérateur est placé à la base du cylindre chaud ce qui est assez malin. Pression 1,5 bars chargé à l'air (0.5 bars sur la vidéo)
http://www.youtube.com/watch?v=z7lUzKfdHd4

Patrick
 
M

MOTORIX

Compagnon
Bonjour à tous
Je me permets une nouvelle intervention sur ce post ,car je suis un peu comme "Titou " je me passionne dans mon coin a faire des essais de réalisations de moteurs a air chaud(mais en beaucoup moins élaborées) et très souvent décevants ,alors c est vrai je n ai pas grand chose d intéressant a montrer ici ,mais je trouve toujours aussi fascinant le principe du moteur a air chaud alors je continue(avec toujours autant de plaisir) ;alors les amis vous qui avez l air de connaitre tant de choses sur les Stirling ,faites comme nous lancer vous dans la réalisation de tel moteur pour confirmer vos dires :prayer:
Si par hasard un jour je découvre quelques choses qui pourrai être utile je ne manquerai pas de le partager avec vous tous et en particulier avec toi "Titou"
Je retourne a mes manivelles ,bonne après-midi .@+++.Henry.
 
M

metal89

Ouvrier
Tout à fait d'accord Motorix, mais en ce qui me concerne je n'ai ni les compétences ni l'outillage pour me lancer dans du Stirling sérieux comme Titou. Les petits moteurs à vapeur sont la limite de ce que j'arrive à réaliser car il sont assez tolérants sur les fautes.
Les Stirling sont étudiés en laboratoire depuis des décennies et font l'objet de développements industriels, par exemple dans les sous-marins de combat et sur les drones d'observation. Ils sont faussement simples. Ils répondent à des principes théoriques bien établis pour l'optimisation de leur fonctionnement. C'est ce que j'ai essayé de mettre en avant car j'avais un peu pioché le sujet il y a quelques années du fait que cela excitait ma curiosité. Titou souhaite des idées et des pistes d'amélioration de son prototype, je crois que le principe c'est de tout mettre en vrac sur la table, chacun l'aidant à sa manière et avec ses compétences. Ensuite il fait son miel de tout cela et j'ai bon espoir qu'il atteigne son objectif, des dizaines de personnes ayant réalisé des Stirling tout à fait honorables.
Patrick
 
T

Titou16

Compagnon
Je suis satisfait de la tournure que prend la discussion. Plein d'idées sont mis sur la table. Il n'est absolument hors sujet de parler de thermodynamique (surtout pas dans le Stirling). Tout les points du Stirling (et de ses dérivés) peuvent et doivent être abordés. J'aimerais répondre point par point à ce qui a été dit mais ça me prendrait trop de temps. J'adhère complètement à ce que tu dit metal89. Le Stirling est faussement simple. Ce qui fait que beaucoup ce sont découragés. Personnellement, si j'admire les œuvres d'art mécaniques que certains font dans le domaine du moteur à explosion (les multicylindres à etoiles, les mini V8 et autres performances d'usinages en la matière) ce sont des moteurs qui ne me tentent pas du tout. Je pourrais en faire un sans grande difficulté mais ça me tente vraiment pas. Ce que j'aime sur le Stirling, c'est justement le fait qu'il soit si difficile à cerner. On crois le maîtriser et hop, il réagit pas comme prévu. J'ai beau avoir fait plusieurs simulateur, (le cycle Stirling est facile à simuler), il n'est pas facile à cerner. Car il n'est en revanche pas facile de savoir comment les calories se diffusent, si elles sont efficacement transmises de la flamme à la partie chaude, si elles sont bien évacuées dans la partie froide, sans appareillage perfectionné et trop couteux pour le particulier. Donc c'est l'empirisme, l'intuition. Il faut se remettre en cause tout le temps. Je partage entièrement ton analyse dans ton dernier post. C'est exactement celle que je me suis faite. Je partage également ta conclusion. Il n'est pas nécessaire d'envisager l'utilisation de gaz, tant qu'on a pas déjà de bonnes performances à l'air. Il n'y a guère que sur le régénérateur que je ne suis pas d'accord. A cette échelle, il ne sert à rien. Pourquoi? Parce que plus un moteur Stirling est petit, plus le volume de gaz (ou plus exactement le nombre de moles de gaz contenues dedans) est faible devant les surfaces d'échange. Le ration volume de gaz/surface d’échange est le plus petit. Mais des qu'on augmente l’échelle, ce ration augmente. Par exemple, s'il me prenait l'envie de doubler l’échelle de mon premier alpha, de 14,5cc. Le volume de gaz emprisonnant croîtrait au cube (x8) tandis que les surfaces d’échange ne croîtrait qu'ai carré (x4). C'est pour ça que les petits Stirling sont faciles à faire mais que ça se corse rapidement quand l’échelle augmente. Pour remédier à ça il faut abandonner les échangeurs annulaires pour des échangeurs qui permettent de plus grandes surfaces d’échanges. Mais arrive un moment ou la chaleur véhiculée par le gaz de travail est telle, qu'il devient rentable de la stocker dans un régénérateur. Il y a un seuil en dessous duquel c'est pas rentable et avec une cylindrée de 26,5cc, je suis persuadé que le seuil n'est pas atteint. Sauf si on pressurise, car ça revient à faire entrer plus de molécules de gaz et donc à augmenter la chaleur véhiculée par le gaz. Là encore il y a un seuil en fonction de la pression. Pour résumer le Stirling est si difficile à cerner car il y a énormément de paramètres à prendre en compte et que ces paramètres, sans moyens de mesures tels qu'une camera thermique par exemple, et des sondes de température est de pression, sont impossibles à cerner.

Metal89, merci pour ces vidéos. J'avais atteint -2°C avec mon premier pressurisé.

Bon pour l'heure, je vais revenir avec des pistons sans joints comme sur mon 1er alpha. Puis une fois ça fait je pourrais tester les idées evoquées ici, à savoir déplacer le refroidisseur et voir ce que ça donne.
 
Z

ZAPJACK

Compagnon
Superbe travail, félicitations
Pour parler performance, tu peu chercher dans les chaudières à micro-co-génération. il sont équipé de groupe générateur- stirling
C'est encore à ses balbutiements mais Vaillant et Viessmann piochent sérieusement sur la question
Ces deux marques commercialisent déjà ce genre de chaudières, 25K€ quand même pour une maison unifamiliale!
De là à obtenir des infos techniques, c'est pas gagné d'avance
LeZap
 
M

metal89

Ouvrier
Pour les mesures de température il existe cela qui n'est pas trop coûteux, mais je n'ai jamais utilisé ces modèles d'entrée de gamme (il y a une doc téléchargeable). Le ratio distance/diamètre de cible est déclaré à 30. Donc à 30cm une tâche de 1cm de diamètre. C'est peut-être suffisant pour ce que tu veux faire
http://www.selectronic.fr/pyrometre-infrarouge-a-double-faiseau-laser-1.html

Le juge de paix est la puissance nette sur l'arbre.
On peut utiliser un petit générateur électrique en courant continu avec une charge réglable et un tachymètre optique. On mesure la tension et l'intensité et comme P=UxI on a la puissance. La vitesse de rotation permet de remonter au couple moteur et d'effectuer les mesures dans des plages de vitesse connues et contrôlées.
Pour les tachymètres, les modèles de ce type semblent bien adaptés car ils ne génèrent pas de frottement
http://www.selectronic.fr/tachymetre-optique.html
Je pense que la vitesse de rotation à vide du moteur n'est pas un bon indicateur de ses capacités, d'autant que je soupçonne le stirling d'avoir un couple variable en fonction de la vitesse de rotation.
Tu devrais pouvoir te faire un petit banc d'essai raisonnable sans y laisser ta chemise car ce ne sont pas des mesures absolues dont tu as besoin mais relatives pour savoir de combien cela s'améliore ou non par rapport à une variante de référence du proto

Patrick
 
S

stanloc

Compagnon
La métrologie est indispensable dans l'expérimentation. C'est évident. Je l'ai déjà dit à propos de l'alternateur à champ magnétique axial.
Charger le moteur avec un alternateur de voiture et on a une mesure de puissance électrique ainsi que la vitesse de rotation en se branchant avant les diodes avec un multimètre qui fait fréquencemètre.
Stan
 
T

Titou16

Compagnon
metal89 a dit:
Pour les mesures de température il existe cela qui n'est pas trop coûteux, mais je n'ai jamais utilisé ces modèles d'entrée de gamme (il y a une doc téléchargeable). Le ratio distance/diamètre de cible est déclaré à 30. Donc à 30cm une tâche de 1cm de diamètre. C'est peut-être suffisant pour ce que tu veux faire
http://www.selectronic.fr/pyrometre-infrarouge-a-double-faiseau-laser-1.html

Le juge de paix est la puissance nette sur l'arbre.
On peut utiliser un petit générateur électrique en courant continu avec une charge réglable et un tachymètre optique. On mesure la tension et l'intensité et comme P=UxI on a la puissance. La vitesse de rotation permet de remonter au couple moteur et d'effectuer les mesures dans des plages de vitesse connues et contrôlées.
Pour les tachymètres, les modèles de ce type semblent bien adaptés car ils ne génèrent pas de frottement
http://www.selectronic.fr/tachymetre-optique.html
Je pense que la vitesse de rotation à vide du moteur n'est pas un bon indicateur de ses capacités, d'autant que je soupçonne le stirling d'avoir un couple variable en fonction de la vitesse de rotation.
Tu devrais pouvoir te faire un petit banc d'essai raisonnable sans y laisser ta chemise car ce ne sont pas des mesures absolues dont tu as besoin mais relatives pour savoir de combien cela s'améliore ou non par rapport à une variante de référence du proto

Patrick

Je possède les deux appareils que tu mentionnes (d'ailleurs on les voit dans certaines de mes vidéos, que vous pouvez allez voir sur ma chaine, où on voit tous mes moteurs entre autres réalisations) et j'ai précisément fabriqué un générateur électrique pour mesurer la puissance d'un de mes moteurs en utilisant la méthodes que tu décris. Je remets les vidéos ci dessous. pour le thermomètre infra rouge, ça rend service, mais ça n'est pas comparable avec une caméra thermique.Après y a un autre moyen, c'est la simu par élément finis. j'ai commencé à m'y mettre mais c'est très long en calcul.


 
Dernière édition par un modérateur:
T

Titou16

Compagnon
Jusqu'a présent pour mes stirling sans joint j'ai utilisé sois le couple alu/bronze ou alu/laiton qui donnent entiere satisfavtion. Mais bon il me me reste que tres peu d'alu. Pas sur que j'arrive à sortir une paire de pistons là dedans. Que pensez vous du couple laiton/fonte?
 

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