Par exemple, la puissance de sortie ST-5 de Stirling Technology Inc. de 5 chevaux (3, 7 kW) qui peut faire fonctionner un générateur de 3 kW ou une pompe à eau centrifuge. Utilisation du moteur Stirling pour le chauffage et le refroidissement S'il est alimenté en énergie mécanique, un moteur Stirling peut fonctionner à l'envers comme une pompe à chaleur pour le chauffage ou le refroidissement. À la fin des années 1930, la Philips Corporation des Pays-Bas a utilisé avec succès le cycle de Stirling dans des applications cryogéniques. Des expériences ont été menées en utilisant l'énergie éolienne entraînant une pompe à chaleur à cycle de Stirling pour le chauffage et la climatisation domestiques.
Utilisation Moteur Stirling Moss
3 Rendement du cycle:
On peut donc écrire la valeur du rendement d'un cycle de Stirling:
Rendement d'un cycle de Stirling:
η = [R (T max - T min) ln V max / V min]
/ [C v (T max - T min) + R T max ln V max / V min]
Le rendement du cycle de Stirling est égal au rendement du cycle de Carnot. L'affirmation barrée ci-dessus, qu'on trouve trop souvent, est fausse si on a suivi le raisonnement exposé
dans ce chapitre. En effet, le cycle de Carnot a pour valeur: η Carnot = 1 - T min
/ T max ce qui est différent de la formule propre au rendement du cycle de Stirling. Par contre, si on suppose que l'énergie nécessaire au réchauffage isochore est entièrement récupérée au
cours du refroidissement isochore, c'est le rôle du régénérateur étudié dans la page
"Régénérateur", alors l'efficacité du moteur Stirling sera égale au rendement d'une machine de Carnot,
jamais conçue, ayant les mêmes températures extrêmes de fonctionnement. En effet, dans l'équation définissant le rendement η, le terme correspondant à l'énergie utile au
chauffage isochore C v (T max - T min) disparaît.
Utilisation Moteur Stirling 2.0
Les principes
Dans sa description la plus simple, le moteur Stirling est constitué d'un cylindre renfermant du gaz
et d'un piston récupérant l'énergie mécanique. Cette page propose de découvrir le principe de fonctionnement
de ce moteur. Ceci se fait progressivement en étudiant les étapes suivantes:
- les quatre phases élémentaires
- le rôle du déplaceur
- le diagramme Pression-Volume et le rendement du cycle
Première observation: le gaz utilisé est enfermé, c'est toujours le même qui est mis à contribution. Autre
caractéristique: l'énergie est fournie à l'extérieur du cylindre, d'où les appellations " moteur à air
chaud " ou " moteur à combustion externe " que l'on peut lire parfois. 1. Les quatre phases élémentaires:
Le cycle thermodynamique du moteur Stirling est dans son principe très simple: il comprend 4 phases pendant
lesquelles le gaz utilisé subit les transformations suivantes:
1. 1. un chauffage isochore (à volume constant):
Le brûleur (la source chaude) cède de l'énergie thermique.
Utilisation Moteur Stirling Au
Plus tard, le moteur Stirling a été abandonné parce que la quantité d'électricité qui pourrait être produite était équivalente à ce petit pourrait être stockée dans des batteries. Plus tard d'autres applications ont été faites moteur Stirling. Actuellement en cours d'élaboration avec des moteurs de différentes tailles, obtenant des succès techniques discrètes ou bien, et dans certains cas, le commerce de certains marchés de niche. Parmi ceux-ci, la plus prometteuse semble être l'utilisation du moteur Stirling comme un générateur électrique associé à un champ de miroirs pour se concentrer comme source de chaleur écologique.
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On s'imagine aisément que la pression et la
température du gaz augmentent durant cette phase. 1. 2. une détente isotherme (à température constante):
Le volume s'accroît alors que la pression diminue. C'est pendant cette transformation que l'énergie motrice est produite. 1. 3. un refroidissement isochore:
L'eau projetée (la source froide) récupère de l'énergie thermique. La
température et la pression diminuent pendant cette phase. 1. 4. une compression isothermique:
La pression du gaz augmente au fur et à mesure que son volume diminue. On doit fournir de l'énergie mécanique au gaz pendant cette période. On peut voir ci-dessous l'enchaînement de ces différentes phases. 2. Le rôle du déplaceur:
La réalisation d'un moteur tel que celui décrit ci-dessus poserait des difficultés: allumer le brûleur,
l'éteindre, asperger puis arrêter le refroidissement, chocs thermiques successifs.... C'est pourquoi on va introduire un artifice apportant des solutions à ces problèmes: le déplaceur. Ce
dernier ne modifie ni la pression ni le volume du gaz, mais l'oblige à se situer soit vers la source chaude
située en partie supérieure, soit vers la source froide située en partie inférieure.
Il n'y a pas d'arbre à cames, de chaine de distribution, de basculeurs ou poussoirs, de soupapes, de pompe à injection haute pression, etc... Rendement [ modifier]
Son rendement peut avoisiner les 40%, contre environ de 35% pour les moteurs à explosion: si la différence de 5% parait faible, elle signifie quand même près de 15% (5/35) d'économie d'énergie. L'absence d'explosion au cours du cycle moteur le rend particulièrement résistant. Réversible [ modifier]
Peut fonctionner en "pompe à chaleur": En entrainant son axe de rotation, on produit une différence de température entre les deux zones d'échange thermique. Le fluide est donc capable de transporter des calories du point froid au point chaud. Inconvénients [ modifier]
Étanchéité [ modifier]
Les problèmes d'étanchéité sont difficiles à résoudre, c'est le principal problème de ce moteur. Températures [ modifier]
Les températures de source chaude sont de l'ordre de 720°C pour obtenir des rendements de plus de 40% avec de l'hydrogène comme fluide de travail.
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