Projet stirling

[olivier34]

Bonjour a tous,

J'ai depuis l’acquisition de mon combiné réalisé pas mal de pièces du coup je voudrais me pencher sur le moteur stirling.

J'ai vu qu'il y a pas mal de post sur le forum traitant du sujet, certain assez vieux et pour éviter de faire comme l'ont dit un déterrage j'ouvre un nouveau sujet.

Après avoir examinée une quantité énorme de plans dont ceux de jcma qui d'ailleurs ne semble plus actif j’espère qu'il va bien.
Pour les modèles alfa beta et gamma je pense opté pour le modèle alfa qui je pense être plus simple.

Cependant, ayant utilisé la feuille de calcul* (Lien du site) je me suis rendu compte qu'en utilisant un décalage angulaire de 60° au lieu de 90° ont obtenais un meilleur rendement. ( sur papier ) Ce qui voudrait dire mettre les cylindres en V ou bien faire le décalage sur le vilebrequin.

Je voudrais partir sur les caractéristiques suivant: (ceux fourni sur la feuille)

2 pistons/chemises identique alésage/course 42,4/42,4 volume environ 60 cm3
température froide 14 degrés C chaude 80 degrés C
L'ensemble pressurisé à 5 bars (air compresseur) d’après la feuille de calcul ont monterais a 17 bars au plus fort.

Toujours d’après ces calculs ont devrait être a 300W je suppose dans les conditions nikel même si ont réduit (50%) et avec les frottements puis-je espérer 100W ?

Pour les métaux je voulais partir sur du 100% alu la nuance aucune idée pour le moment.

Puis j'ai vu que les friction acier mi dur / alu avait un bon coefficient donc j’hésite a faire les pistons en acier chemise alu.

Chemise Alu car l’échange thermique sera réalisé avec avec échangeur thermique des 2 cotés et comme l'alu a une bonne conductivité thermique c'est ma première idée.
Le piston quand a lui n'a pas besoin d’être chauffé donc voila pourquoi je pensé utilisé de l'acier mi dur.

Quand a l’étanchéité piston cylindre je me pose la question a 5 bars(17 bars) est ce que le fait d’être usiné précis peu contenir cette pression ou bien opter pour un joint directement genre o ring usiner une gorge en U pour évité que le joint soit pris sachant que la température maximal ne dépassera pas les 90 °C

Merci

 

[MOTORIX]

@olivier34 et tout le monde
Très belle idée que de se lancer dans un Stirling ,mais je trouve que tes ambitions sont granges :un alfa "pressurisé" 100 W avec un différence de température 14 à 80°,je n ai jamais réussi a faire tourné un moteur avec des températures aussi faibles excepté un "LTD"quand au déphasage de 60° j avais construit ce moteur

Les résultats n avaient pas été bien concluants ,mais c était un "gamma" et surtout je ne suis qu un amateur (un peu passionné)
Juste une question :as tu déjà réalisé un moteur Stirling comme ceux de "JCMA" par exemple
Bonne soirée .@+++.Henry.

 

[olivier34]

Bonjour, merci pour la réponse et pour ces jolies photos très jolie travail !

Alors pour la réalisation oui il y a un peu plus de 15 ans j avais acheter un kit je ne sais pas si cela existe toujours, dans le kit il y avait le piston moteur et la chemise qui été usiner et tout le reste il fallait le faire soit même a l epoque j ai fait sa avec un dremel et une perceuse a colonne...

Esthétiquement c était horrible, et les roues d inetrie j en parle même pas.

Mais surpris il tourné super bien !

Je dois avoir 2/3 photos sur un disque dur il faudrait que je recherche.

Je ne l'ai plus car je l avait modifier en moteur a air comprimé et créer un tiroir de distribution et heuuu comment dire sa il a fonctionné mais il a vite pris du jeux aux axes la bielle a lâché et le piston a disparu dans le garage. ..je sais c'est pas fantastique et ont rigole pas ^^ si mes souvenirs sont bons c était un 3 cm3.

Edit:
J'ai retrouvé sur mon site une photo juste avant que le piston disparaissent
Lien

 

[gégé62]

bonjour,
On ne peut qu'applaudir le projet de construction d'un Stirling, qui plus est avec vocation de fournir une certaine puissance.
Je n'en ai personnellement jamais fait, je connais uniquement de façon "livresque".
A mon avis la feuille de calcul soulève un problème. Je ne mets pas en cause les calculs proprement dits, et avant tout je m'excuse d'avance si mon jugement est erroné car je n'ai pas le temps d'aller vérifier, mais il me semble qu'on fixe certains paramètres comme les températures coté froid et chaud comme si l'on en était maître. Or en réalité ces températures seront le résultat des échanges thermiques au travers des parois. Donc la feuille de calculs est sans doute exacte, mais son utilisation demande beaucoup de prudence.....

différence de température 14 à 80°,je n ai jamais réussi a faire tourné un moteur avec des températures aussi faibles

oui ça parait faible, mais ne pas oublier qu'on parle de la température à l'intérieur, pas la source externe de chaleur.

Pressurisation 5 bar(relatifs sans doute) ça semble bien, pas forcément facile à tenir. Les fuites seront plus fortes, mais en même temps si elles sont compensées par pressurisation permanente, ce n'est peut-être pas très grave.

Toujours d’après ces calculs ont devrait être a 300W je suppose dans les conditions nikel même si ont réduit (50%) et avec les frottements puis-je espérer 100W ?

On ne peut pas répondre. Dire que sur 300W théorique il restera 100W , correspond à dire que, à la vitesse prévue, les frottements prendront 200W. Bien sûr cela parait prudent, si les frottements prennent seulement 100W, il en restera 200, mais s'ils prennent 310W, le moteur ne tournera pas du tout, il faudra l'aider....
Pour être optimiste, j'ai envie de dire que la pressurisation va dans le bon sens(aussi) pour les frottements, car même s'ils augmentent un peu, ils ne seront sûrement pas proportionnels.
en tous cas bon courage, on va suivre....

 

[olivier34]

Bonjour, merci pour cet encouragement.

J'ai fait une estimation vraiment globale en coût de MP je ne vais pas être ruinée a faire un essais en respectant exactement la feuille de calcul, dans le meilleurs des cas sa fonctionnera au pire des cas je n'aurais pas perdu mon temps sa me permettra de voir si les calculs sont exact et sa m'aura permis de faire quelques pièces en plus et continuer a m'exercé au combiné ^^ c'est un vrai régale de vois les copeau defilé

Donc je vais procédé par ordres
1° les recherches sa c'est fait
2° les plans pour voir si je ne rencontre pas de problèmes.
3° achat des MP
4° commencer les pieces
5° assemblage
6° tests

Avant j'ai une question si je prend l'exemple du Big Gamma le piston moteur est plein, est ce qu'il ne serait pas idéal de retiré de la matière afin de le rentre plus léger ?
l'idée me plaît bien mais j'ai peur que lorsque le piston va chauffer il se dilate la ou il reste de la matière et du coup qu'il se déforme.

Il me manque encore une variable dans tout cela, la section du tube qui relie les 2 pistons, trop grosse il y aurait de la perte et un volume mort trop petite elle risque de freiner le déplacement de l'air je me trompe ?

Merci

 

[gégé62]

lorsque le piston va chauffer il se dilate la ou il reste de la matière et du coup qu'il se déforme

Sa dilatation sera identique, creux ou plein. En creux il sera (bien sûr) moins lourd, à priori favorable, il aura aussi moins d'inertie thermique. Si on considère que la température du piston sera de toute façon à peu près constante (n'aura pas le temps de changer sur la durée d'un cycle), ça n'aura donc pas d'incidence. Disons qu'il prendra plus vite sa température d'équilibre.

 

[olivier34]

Merci pour la réponse, donc je pars sur un modèle creux.

 

[MOTORIX]

Bonsoir @olivier34 et tout le monde

Big Gamma

C est quoi un "Big Gamma" au début de ton post tu parlais de réaliser un"alfa". Sur un "gamma" la température du piston moteur n est jamais très élevée

la section du tube qui relie les 2 pistons

Son diamètre a peu d importance vu le petit volume qu il représente et cela fait partie de l amélioration des performances lorsque le moteur fonctionne parfaitement
Bonne suite .@+++.Henry.

 

[ETI]

Bonjour Olivier34.
J'ai vu que le groupe électrogène Stirling fabriqué par Philips dans les années 50 avait une puissance utile de 150 watts.
C'était déjà un bon bestiau, mais il n'avait pas l'air d'avoir une source froide à eau. Il avait l'air d'être assez sophistiqué.
Sur le forum, on voit pas mal de stirling "jouet", mais pas vraiment de réalisation de puissance.
Bonne chance pour la réalisation.

 

[olivier34]

Bonjour,
Motorix j ai pris l exemple du big gamma de JCMA pour me faire des idées de ce qui existe déjà. C est bien un alpha que je eux réaliser.
Si le tube n est pas très important je pense utiliser du 8.

ETI
Oui j ai vu ce modèle et malheureusement ont en trouve plus. J'ai cru comprendre que sur ce model a la place de l air il y avait de l hydrogene mais sur une documentation il parlait d air donc ...
En effet plus complexe.
62 cm3 a peu près ce que je vais faire mais en alpha.
La pression etait entre 12 et 15 atmosphère.

J'ai vu des photos de vélos qui été équipée de moteur stirling si je ne dis pas de betises 50 cm3 avec un radiateur sius le guidon et le brûleur au niveau de la gourde.

 

[Yan73]

Bonjour à tous,

je suis nouveau sur le forum car je vois qu'il y a pas mal de passionné de stirling et autre machines tournantes.
Mon métier c'est plutôt la mécanique et l'hydraulique donc la thermodynamique... bof bof..
Bref, j'ai entrepris la conception et fabrication d'un moteur beta avec embiellage Rombic d'environ 45 cc.
Je trouve que cette conception est très pertinente mécaniquement parlant. De plus c'est assez facile d'envisager la pressurisation

J'ai trouvé beaucoup de littérature pour nous rabâcher ce qu'on sait déjà, mais assez peu de travaux "opérationnels" autre que ceux de titou16 (parmis d'autres) que je salue et félicite pour son travail admirable et quelques travaux universitaires essentiellement indiens.

J'ai quelques questions à vous poser sur la conception générale :
J'ai reconstitué les course piston dans Excel et la conception générale est faite. Par contre concernant la limite entre la zone froide et la zone chaude, je dirai qu'il faut la situer au premier tiers du déplaceur lorsque celui-ci est en position basse ??? Ca tiens debout ou c'est idiot ? Dans un premier temps, je ne ferai pas de régénérateur autre que le jeux entre chemise et déplaceur.

Au niveau des matières, je pensais faire :
- le déplaceur en inox
- le piston de travail en alu
- la chemise froide en alu chemisée bronze
- la chemise chaude en inox.
J'ai bon ?

Pour l'embiellage, j'ai décidé d'avoir les points d'articulations des biellettes dans l'axe des pistons et d'articuler les bielles sur coussinets bronzes plutôt que sur roulements. En effet, les roulement conduisent a surdimensionner les têtes de bielle et c'est pas beau. Et par expérience, quand c'est pas beau, ça marche pas.

Et puis il y a une question qui me taraude : sur un beta en position verticale, pourquoi les pistons et déplaceurs doivent ils être si légers ? par la cinématique rombic, le poids de l'un compense l'autre au moins partiellement , non ? Donc ce serait plutôt pénalisant que l'un soit beaucoup plus léger que l'autre non ?

Ma finalité est d'abord d'arriver à le faire tourner si possible au solaire pour voir si il est possible de produire de l'électricité (c'est possible, c'est juste pour m'en convaincre).
Niveau atelier perso, je dispose d'un tour d'établi, d'une perceuse a colonne et d'une fraiseuse magique (MAO MH700 en cours d'installation).
Voila, si quelques experts prenne 5 minutes pour me lire et me donner 2, 3 réponses, ce serait fort cool.
J'ai mis en PJ une vue 3D de mon projet.

A bientot,
Yan 73 (ex yan 16)