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Conversion de chaleur en énergie mécanique

  1. EspritTordu

    Date d'inscription
    janvier 2005
    Messages
    2 073

    Question Conversion de chaleur en énergie mécanique

    Après avoir lu une discussion dans le forum Technologie sur le moteur Stirling ("Moteur a énergie solaire", déposée par SeizetheDay), je me demande pourquoi le moteur Stirling (grosso modo l'inverse d'un congélateur) a un rendement si faible, de l'ordre de 20% à 30% dans la conversion énergie thermique vers énergie mécanique.

    En utilisant la formule pour calculer l'énergie thermique J suivante :
    J=kappa*(Différentiel de température)* (aire de la surface/distance)
    et en considérant que les dimensions de l'objet sont choisies de façon que le coefficient aire de la surface/distance soit égal à 1, en appliquant un différentiel de température entre deux points de 100° et finalement en se contraignant avec un matériau dont la conductivité thermique est élévée comme le carbone (990 W/m/K), n'obient-on pas une énergie de près de 100 000 Watts (ce qui semble t-il représente un peu plus qu'un moteur thermique moyen d'une voiture)?

    J'entends que le carbone est utilisé pour la carcasse et que le fluide utilisé pourrait être de l'eau.

    Merci d'avance !

    -----

     


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  2. deep_turtle

    Date d'inscription
    mai 2004
    Localisation
    Pontcharra
    Âge
    46
    Messages
    10 702

    Re : Conversion de chaleur en énergie mécanique

    Je ne suis pas sûr de te suivre... J c'est un flux de chaleur, pas une énergie, non ? Et puis pour calculer un rendement, il faut certes calculer l'énergie disponible sous forme thermique, mais aussi calculer l'énergie mécanique que tu peux en tirer...
     

  3. benjy_star

    Date d'inscription
    janvier 2005
    Messages
    23 287

    Re : Conversion de chaleur en énergie mécanique

    Salut !
    Quand tu parles du rendement, tu parles de quoi précisément ? Parce qu'un moteur, il à beaucoup de raison d'avoir des pertes, tout dépend de qu'elle rendement tu parles...
     

  4. EspritTordu

    Date d'inscription
    janvier 2005
    Messages
    2 073

    Re : Conversion de chaleur en énergie mécanique

    Bon, bon... Je crois que j'ai une bonne erreur : en effet j'ai considéré la formule de Fourier définissant l'énergie succeptible d'être supportée par un matériau, non?

    Je ne suis pas très à l'aise avec la thermodynamique, en fait, elle m'est presque étrangère pour ainsi dire (outre de mauvais souvenirs)... mais très intéressant pourtant !

    Mais néanmoins, dépourvu de solides connaissances en thermodynamique en autre, je me suis intéréssé au fait que les moteurs de type Stirling sont si mauvais (en rendement). Je sais que pour calculer un rendement, il nous faut de l'énergie d'entrée (thermique dans notre cas) et l'énergie de sortie (mécanique) ; mais ce n'est pas véritablement la valeur du rendement qui me préoccupe (100% serait bien idéal!). Dans un mécanisme mécanique, on ne peut se détacher des frottements. Et pourtant, j'ai la conviction que les frottements seuls n'expliquent pas le faible rendement, je suspecte des effets thermodynamiques...

    Pour simplifier le moteur Stirling, voici une modélisation, que je crois, représente bien le fondement du moteur. Prenons un vérin hermétique dans lequel on met un fluide (pourquoi pas de l'eau ou alors un gaz comme l'air par exemple). Si on approche une source de chaleur (disons nos 100°C), le vérin tendra, à cause de la dilatation du fluide, à s'ouvrir ; mais alors à ce moment, si on substitue notre source de chaleur à une source dont la température est très faible (pourquoi pas 0°C), le vérin se fermera car le fluide se contractera. C'est le principe du moteur Stirling et c'est un peu ce qu'on retrouve derrière nos réfrigérateurs ou nos congélateurs mais inversé !

    Si on prend notre vérin V et notre de source de chaleur S, combien de temps T est-il nécessaire pour que notre source de chaleur S s'épuise c'est-à-dire que le gaz se contracte (ou que les système s'équilibre)?
    Quel sera la force F1 engendrée pour modifier le système du vérin (disons A l'aire du piston du vérin)? Qu'en est-il alors si on exerce en même temps un effort F2 inverse de F1 mais par forcément de même intensité?


    En m'excusant pour mon erreur, et en espérant avoir clarifié mon problème, merci d'avance pour vos réponses!
     

  5. Rodeon

    Date d'inscription
    janvier 2005
    Localisation
    Rouen
    Âge
    40
    Messages
    219

    Re : Conversion de chaleur en énergie mécanique

    Salut,

    30% pour un rendement je trouve déjà cela pas mal.

    Les centrales nucléaire ont un rendement du même ordre.

    sinon voilà un lien pour des infos sur le moteur de stirling
    http://www.moteurstirling.com/index.htm

    bye
    "Le monde apparaît tellement différent quand on sait!" (R. Feynman)
     


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  6. EspritTordu

    Date d'inscription
    janvier 2005
    Messages
    2 073

    Re : Conversion de chaleur en énergie mécanique

    Peu à ajouter en effet, le site est riche en information Merci Rodeon!
     


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