Calcul puissance machine a vapeur

[invite8bccbd50]

Bonjour a tous,
ayant dejà réalisé quelques petites machines a vapeur, un peu "au pif", je cherche a en réaliser une nouvelle en calculant a l'avance sa puissance théorique, et la comparant au résultat réel.
Mais j'ai beau chercher sur le net, je n'arrive pas à trouver de formule qui calcule ce que je veux :
Je connais la pression de la vapeur, ainsi que sa température (pour faire simple on va dire 200C 10bar)
Je connais la cylindrée de la machine, ainsi que la course du piston (Diam. 3cm pour 3cm de déplacement, simple effet)
Mais les formules que je trouvent nécessitent la vitesse de rotation de l'engin. Hors pour moi, c'est une inconnue au moment de la conception (ou alors y a t'il moyen de le calculer ?)
Voilà, donc ma question est y a t'il une formule ne nécessitant pas de connaitre la vitesse de rotation et permettant de calculer la puissance theorique, ou y a t'il une formule permettant de déterminer la vitesse de rotation avec les données dont je dispose ?
Merci d'avance pour vos lumières !
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[XK150]

Bonjour ,
La puissance d'une machine à vapeur dépend , entre autres , du nombre de cycles moteur par unité de temps ce qui semble évident .
Donc , vous ne trouverez pas de formulation sans vitesse de rotation .
Et la vitesse de rotation dépend de la conception , voir de la résistance des matériaux !

[invite948b37db]

Bonjour ,
La puissance d'une machine à vapeur dépend , entre autres , du nombre de cycles moteur par unité de temps ce qui semble évident .
Donc , vous ne trouverez pas de formulation sans vitesse de rotation .
Et la vitesse de rotation dépend de la conception , voir de la résistance des matériaux !

Je ne suis qu'un piètre connaisseur mais j'ai l'impression que tu mélanges un peu tout.
Prenons l'exemple d'un moteur à explosion. on enrichit le mélange pour augmenter la puissance. Il en résulte une augmentation de la vitesse car :
pour une surface donnée de piston, plus le mélange est riche, plus l'explosion est puissante et plus vite sera poussé le piston. Mais c'est bien une force qui est transformée en vitesse !
Dans un moteur à vapeur, on exploite la force de détente de la vapeur. On doit donc jouer sur la quantité (ou volume) de vapeur injectée pour modifier la puissance et donc la vitesse.

Pour répondre très partiellement à eric381, il faut sans doute commencer par connaître la force de détente par cm2 de la vapeur que tu injectes.

[XK150]

Re ,
Idem pour le moteur à combustion : la puissance est ( entre autres ) fonction du nombre de cycles par seconde , au ralenti , il est peu puissant .
Le mélange de ralenti n'est pas plus pauvre que celui à plein régime !!!
La puissance et le régime augmentent parce que le moteur aspire une plus grande quantité de mélange air-essence , presque à la même richesse ,
proche de la composition stoechiométrique - il consomme plus ! Plus d'air et plus d'essence - ce n'est pas nouveau , tout le monde en a fait l'expérience .
Donc , qui mélange quoi ?
Cordialement .

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitef29758b5]

Salut

Je connais la pression de la vapeur, ainsi que sa température (pour faire simple on va dire 200C 10bar)

Il manque le débit .

[masterclassic]

Bonjour

Mais les formules que je trouvent nécessitent la vitesse de rotation de l'engin. Hors pour moi, c'est une inconnue au moment de la conception (ou alors y a t'il moyen de le calculer ?)

Ne serait-il pas possible d'aller un peu dans le sens inverse, de fixer une vitesse de rotation qui ext en relation avec le nombre de cycles par minute?

[invite948b37db]

La puissance et le régime augmentent parce que le moteur aspire une plus grande quantité de mélange air-essence

Sur un moteur à explosion "classique" sans turbocompresseur, la quantité d'air aspiré est la même pour chaque cycle, quelque soit le régime puisque ce volume est aspiré par le piston.
Ce volume dépend de la cylindrée qui est constante... Ou alors j'ai raté quelque chose ?

[XK150]

Oui , vous avez raté des choses ..Mais que faites vous du régime moteur ????
Et alors qu'est ce qui fait que le moteur produit 5 kW au ralenti et 50 kW à son régime maxi ? Valeurs plausibles inventées .
Que faites vous quand vous appuyez sur l'accélérateur ???? A quoi sert il ?
Vous ouvrez un passage d'air grâce à un papillon tournant en général ou un volet ou un boisseau sur les anciens carburateurs .Donc , non , on n'aspire pas toujours la même quantité de gaz ,et donc , on remplit les cylindres différemment .
Accélérateur au plancher , à ce moment , on est " plein gaz " expression parfaitement imagée , le volet est ouvert au maximum et plus rien ne gêne le passage d'air aspiré maximum qui va de pair avec une augmentation ( automatique sur les anciens carbus ou calculées sur les injections modernes par l 'ECU ) de la quantité d'essence .
Et quand vous descendez une pente sur le frein moteur , le volet est totalement fermé , plus rien ( ou presque ) ne rentre dans les cylindres et votre moteur est devenu une pompe à vide qui n'a rien à pomper et qui retient l'auto .

[invite948b37db]

Accélérateur au plancher , à ce moment , on est " plein gaz " expression parfaitement imagée , le volet est ouvert au maximum et plus rien ne gêne le passage d'air .

Et sur un diesel ?

[XK150]

Re,
Le diesel accepte de fonctionner en excès d'air , donc pendant longtemps , l'air pouvait entrer librement dans la pipe d'admission
( mais maintenant , il y a ces fameuses vannes EGR pour des questions de pollution ) et donc c'est la pompe d'injection qui détermine directement la quantité de carburant ,
selon la position d'un levier commandé par la pédale d'accélérateur .
http://www.auto-tuto.com/forum/cours...eur_Diesel.pdf , Paragraphe 5 .

[invite8bccbd50]

Bon, alors je vais tourner ma question différemment
Comment je peux déterminer que ma cylindrée sera suffisante pour que mon moteur soit capable de générer 200w (par exemple) a une vitesse de 200tr/minutes.
Ou encore autrement, comment calculer que le moteur pourra bien tourner à 200tr/min sous une charge de 200w.

Bref, qu'importe comment on tourne le probléme, il me manque tjs une étape du calcul

[wizz]

la puissance est obtenue par la division de la quantité d'énergie par la durée associée

Tu dois produire une puissance de 200W
Au bout de 1h, la quantité d'énergie mécanique vaut donc 200Wh

Q1: calcule donc la quantité d'énergie produite pour 1 minute. Facile

Mais j'ai beau chercher sur le net, je n'arrive pas à trouver de formule qui calcule ce que je veux :
Je connais la pression de la vapeur, ainsi que sa température (pour faire simple on va dire 200C 10bar)
Je connais la cylindrée de la machine, ainsi que la course du piston (Diam. 3cm pour 3cm de déplacement, simple effet)
Mais les formules que je trouvent nécessitent la vitesse de rotation de l'engin. Hors pour moi, c'est une inconnue au moment de la conception (ou alors y a t'il moyen de le calculer ?)

pour simplifier, on dira que le rendement est de 100% (il sera toujours temps de mettre un coef plus tard)

à partir de tes données dans le 1er commentaire, tu dois pouvoir:
-Q2: calculer la force qui fait avancer le piston
-Q3: avec la réponde à Q1, tu dois pouvoir calculer la distance que le piston devra parcourir pour fournir ce travail
-Q4: puis trouver la vitesse de rotation de ce moteur à vapeur à piston


ps: pas besoin de chercher les réponses sur le net. Ce sont des bases physiques niveau lycée, énergie, travail d'une force, puissance....

[invitef29758b5]

Q1: calcule donc la quantité d'énergie produite pour 1 minute.

Pourquoi 1 min ?
L' unité normale de temps est la seconde .

Facile

Facile à condition de connaitre la quantité de vapeur produite .
Donnée que l' on ne connais toujours pas .

[invite8bccbd50]

bon alors j'ai Q1, 200WH = 720000J
pour Q2/Q3, j'ai W=F.d Comme je disais que mon piston se déplace de 3cm, je fais F=W/d=720000/0.03 = 24000000N.... ce qui me semble juste énorme !
Donc j'me suis sûrement gouré...
pour Q4, ben je vois pas....

[invite69483f5c]

Bonsoir,

Dans le calcul, il faut être cohérent avec les unités. Soit on calcule tout en heure, millimètre, bar, ..... Le plus simple est de prendre le système international avec Newton, mètre, seconde, Watt, Pascal, ..... Il faut savoir que le bar vaut 100000 N/m2.
Données du problème 200 W, 200 tr/min, diamètre : piston 30 mm, course : 30 mm,

Calcul : distance parcouru par le piston en 1 s : ( 200/60 )*0,03 = 0,1 m
F = P/d, F = 200/0,1 = 2000 N,
Pression moyenne sur le piston P = F / ( ( pi * d * d ) / 4 ) = ( 4 * F ) / ( pi * d * d ),
F = ( 4 * 2000 ) / ( 3,14 * 0,03 * 0,03 ) = 2829421 P, soit 28,29 bar, si mes calculs sont justes.

[invite5a5f3363]

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