Moteur de Stirling (type a)
Commentaires :
Le
moteur de Stirling est un moteur à combustion externe dont le fluide est un
gaz soumis à un cycle de Stirling. Il est aussi
connu sous le nom de moteur à air chaud.
Principe :
Le fluide qui
produit le travail est un gaz qui décrit un cycle à 4 phases : chauffage isochore
(à volume constant), détente isotherme (à température constante), refroidissement
isochore et compression isotherme.
Avantages :
Comme la combustion
est externe, on peut utiliser des combustibles les plus divers et optimiser
celle-ci.
C'est un moteur silencieux. (pas d'explosions, pas de soupapes,
pas de bruits d'échappement).
Rendement élevé pour les réalisations industrielles
(voisin de 40 % à comparer aux 35 % des meilleurs moteurs à explosion).
C'est
un système reversible. Quand il est entraîné par un moteur auxiliaire il se
comporte en pompe à chaleur ou en réfrigérateur.
Inconvénients :
C'est
un moteur difficile à commander. Il est difficile de faire varier sa vitesse
de rotation car il faut agir sur le taux de compression. Pour modifier le couple
il faut utiliser un coupleur externe. Ce moteur est donc très mal adapté pour
les systèmes de propulsion.
C'est un moteur difficile à fabriquer. L'étanchéité
des pistons est difficile à résoudre à cause des fortes variations de températures.
Il faut optimiser la circulation de fluide et les échanges de chaleur.
C'est
donc moteur onéreux.
Ce moteur a été utilisé pour la propulsion de quelques
sous-marins et navires militaires mais son utilisation se limite actuellement
à des liquéfacteurs.
Le moteur de Stirling de type b.
C'est un moteur doté d'un piston
de travail (gris) et d'un piston déplaceur (marron). Seul le piston
de travail est muni de joints d'étanchéité.
Un volant d'inertie (en gris) couple les bielles reliées aux pistons.
Les deux pistons sont en quadrature.
Lors de ses déplacements le piston
déplaceur chasse le gaz alternativement vers la zone froide et la zone chaude
du cylindre.
Comme ce piston décrit un mouvement alternatif, le cycle du
gaz s'écarte sensiblement du cycle de Stirling théorique.
Le volume balayé par le déplaceur ne peut pas être occupé par le piston de travail
et constitue un volume "mort" : il est impossible d'obtenir un fort
taux de compression ce qui limite le rendement.
Par contre la conception
mécanique est simple et il est possible de coupler plusieurs cylindres avec
un vilebrequin.
Utilisation :
Pour
mieux examiner le mouvement, il est possible de modifier la vitesse de l'animation
avec l'ascenseur.
L'enfoncement du bouton droit
de la souris arrête l'animation ; son relâchement commande sa reprise.
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