Température chaude d'un moteur stirling

[inviteba43fbe3]

Bonjour,

je suis étudiant comme technicien mécanique et j'ai reçu comme projet de faire le dimensionnement, tolérancement etc d'un moteur Stirling.

J'ai besoin de savoir quelle température peut atteindre la partie chaude du moteur pour faire les calculs de dilatation et définir les tolérances de fabrication.
Instinctivement, je dirais que les parties mobiles des chambres ne devraient pas trop dépasser les 150°C. Vous pensez que ça peut aller ->200?
Voilà un schéma du moteur. Il sera probablement chauffé à l'alcool à brûler ou équivalent.
3D.pngcoupe.png

Je n'ai pas beaucoup de connaissance en thermodynamique hormis la calorimétrie de base et un peu les lois des gazs parfaits etc. Sachant qu'en plus c'est un système dynamique cela ne m'aide pas beaucoup.
Si quelqu'un a trouvé des petits systèmes similaires avec des indications sur les températures c'est volontiers aussi. Je pense qu'un exemple appliqué sera autant voir plus pertinent comme comparaison que des calculs qui ne prennent pas le fonctionnement du Stirling en compte.

PS: Je sais que c'est loin d'être le modèle idéal en terme de rendement (volumes morts,...) mais cela n'est pas mon rôle de l'optimiser à ce niveau.
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[invite0324077b]

celui qui te demande de faire une etude doit te donner les donné necessaire ... sinon persone ne peut le deviner

pour qu'un stirling ai un bon rendement il faut que la partie chaude soit la plus chaude possible : par example choisir un acier refractaire supportant 700°C ... et calculer les volume , taux de compression et regenerateur pour

mais on peut aussi preferer pour une realisation plus simple se contenter de materiaux plus ordinaire , de regenerateur plus petit

si celui qui a dessiné ton truc ne l'a pas fait n'importe comment c'est a lui de dire a quelle temperature il doit fonctionner

dans le tient on ne voit pas de regenerateur ... l'espace entre deplaceur et cylindre a naturellement un effet regenerateur ... ca depand aussi de la vitesse de rotation , qu'on ne connait pas non plus ...

[inviteba43fbe3]

C'est bien ce que je pensais.
Le problème c'est que ce truc vient de je-ne-sais-où. Si je me souviens bien, le prof l'a choppé quelque part sur le net et je n'ai aucune de ses caractéristiques.
Fonky.

Les matériaux prévus dans les listes de pièces sont plutôt ordinaires, acier de construction, laiton, alu...
Avec un brûleur pareil je pense pas qu'on va taper des t° aussi hautes. 300-400°C vers le milieu du déplaceur me semblerait déjà énorme non?

Bon ben il me reste plus qu'a harceler le prof pour qu'il retrouve sa source en espérant qu'elle soit documentée.
Sinon ça sera à la one again -_-'

Merci pour la réponse

[invite0324077b]

le 700°C c'etait plutot pour te faire peur avec de la haute technologie ... on voit bien que ce n'est pas le cas de ton dessin

on peut aussi prendre le probleme dans l'autre sens : on chauffe le stirling , et en tournant il evacue la chaleur : il faut conduire le striling pour ne pas depasser la temperature prevue ... ne pas chauffer trop fort , et surtout arreter de chauffer si le stirling ne tourne pas

il me semble que les prof sont la pour nous aprendre les bonne methode de travail ... pomper n'importe quoi sur le net ne me parait pas la bonne methode

il est beaucoup plus interressant de faire des plan de vraie machine qui sont reelement fabriqué et utilisé : au moins ca donne des exemples de conception valable

calcul de dilatation , pour eviter que le deplaceur ne vienne taper le fond du cylindre ... boof il faudrait commancer par un montage du vibrequin moins mauvais : roulement pas assez ecarté et bielle trop loin en porte a faux : avec le moindre jeu dans les roulement il y aura 1 mm de jeu au niveau de la bielle

il faudrait aussi eviter que le deplaceur frotte le cylindre , donc soit guidé entierement par la tige : helas la longueur de guidage est trop courte : il ont meme fait un gros chanfrein pour reduire ce guidage comme pour faire volontairement plus mauvais

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteba43fbe3]

C'est typiquement le genre de travaux qui ensuite peuvent être réalisé par l'école des apprentis mécanicien de précision pour leur travail de diplôme donc oui, la machine à des chances d'être fabriquée un jour.
J'ai pu avoir mon prof et discuter de ça.
Alors je confirme: le moteur est inspiré de plusieurs modèles vu entre-autre sur internet. Il n'a pas fait de cahier des charges ou des quelconques spécification de puissance/fréquence de rotation. Donc niveau t° et vitesse des éléments c'est mare.
J'ai pris sur moi de calculer les dilatation à divers endroits. Certaines chaînes de cotes pour garantir les jeux sont assez longues et il me fallait au moins une idée de l'importance des dilatations. Il y en a peu mais certains endroits vont varier de 0.06mm (au moins, de 20-150°C) donc ça commence à compter.
D'ailleurs j'ai vu des vidéos où ont entend un piston taper à chaque bout de course c'est pas beau.

Je me posais aussi la question du chanfrein. Le prof a répondu que c'était pour éviter que la bielle vienne taper....... Je lui ai dis que justement avec mon boulot des dimensionnement je peux l'éviter (grosse transpi, c'est un peu évident vu que c'est le but du TP ^^'') et que ça augmenterait le guidage.
D'ailleurs même type de remarque concernant la tige de piston qui n'a pas d'épaulement pour positionner précisément le déplaceur. ()
Il m'a dit que c'était juste et que je pouvais faire des propositions comme ça (acceptées direct pour le coup).

Les roulement pas assez écartés ouais, mais je crois pas que je vais pouvoir changer ça. Trop grosse modif (changement du palier, je vois mal prendre une barre de support encore plus grosse et tailler dedans) et franchement j'aurais pas le temps de la faire je pense.
Je suis pas convaincu qu'il y aura tant de flèche sur la bielle (bon, même quelques dixièmes feraient déjà bien vibrer) , mais sans idée de puissance....

La tige je lui avais fait la remarque déjà, c'est du laiton/alu(tige) et il pense que ça suffira.
D'ailleurs j'avais fait un tour pour voir des paliers lisses genre Iglidur, ça devient vite spécial pour supporter des t°>130°C. J'ai gardé les références sous le coude au cas où mais c'est pas à l'ordre du jour. C'est vrai que vu le type d'appareil ça devrait suffire comme matériaux de contact.

[invite0324077b]

c'est bien ce que je trouve triste : donner a reailiser aux aprentis mecanicien un truc mal foutu

ca ne couterait pas plus cher de leur faire realiser un truc un peu mieux !

si il n'y a pas dans l'enseignement en france une personne assez competante pour faire un bon plan c'est triste ...

la tige du deplaceur ne devrait pas avoir a supporter de forte temperature puisque elle est coté froid

sauf que dans ce moteur le refroidissement n'est pas au bon endroit : inutile de refroidir le cylindre moteur ... c'est trop loin

c'est a chaque bout du deplaceur qui faut chauffer et refroidir , pour que l'effet du deplaceur soit rapide et que le moteur tourne vite

a mon avis il faut un deplaceur plus long , donc un cylindre plus long aussi , et donc la partie fine du cylindre fera peu de perte thermique entre le coté chaud et le coté froid


le jeu entre deplaceur et cylindre est un parametre tres important de la mise au point du moteur : si le jeu est trop faible , le gaz ne passe pas assez facilement du coté chaud au coté froid : le deplaceur demande trop de puissance et perd toute la puissance du moteur

si le jeu est trop grand ca fait trop de volume mort et aucun effet regenerateur
tige en laiton ? dans de l'alu ? quelle horreur ... il faut au moins une tige en acier , qui peut marcher un certain temps dans l'alu si c'est bien graissé ... mais il est quand meme plus serieux de mettre des bague en laiton ou en bronze ... pas besoin d'acheter des bague auto lubrifiantes souvent trop chere : n'importe quelle piece usiné en bronze ou laiton sera mieux que l'alu

[inviteba43fbe3]

C'est en Suisse
J'ai mal formulé, la tige est en alu et le cylindre en laiton.

De ce que j'ai compris du Stirling, le refroidissement se fait bien côté piston moteur et le déplaceur est du côté chaud. Sinon je ne vois pas comment ça peut fonctionner.
Je suis 100% d'accord sur l'importance du jeu déplaceur/cylindre. Maintenant vu le manière dont il a été développé heu... je pense pas qu'il soit optimisé vu qu'il n'y a aucun calcul qui a été fait -_-

Tout ça m'intéresse beaucoup et j'aimerais faire un truc bien. Mais je me dois de me rappeler que ce n'est pas vraiment là-dessus que je vais être noté mais sur mon boulot de mise en plan et de calcul des tolérances.

[invite0324077b]

quand le deplaceur met le principal du volume coté chaud , l'air se dilate et pousse le piston moteur

quand le deplaceur met le volume coté froid l'air se contracte et tire le piston moteur : ce n'est pas le piston moteur qui doit etre refroidit c'est le cylindre coté froid du deplaceur

autre remarque , je trouve le cylindre moteur trop gros par rapport aux dimension du deplaceur

c'est une facon de calculer la temperature : il faut que la dilatation de l'air deplacé par le deplaceur soit superieur a la cylindré du piston moteur : un gros piston moteur veut dire tres forte temperature

mais pour une forte temperature il faut un long deplaceur pour eviter trop de conduction thermique entre le coté chaud et froid


si le cylindre est en laiton , il suffit de faire la tige en acier