Un moteur Stirling est un type de moteur, similaire à une machine à vapeur, qui convertit l'énergie thermique en puissance utilisable. Il est considéré comme un moteur à combustion externe, par opposition à la combustion interne, car le processus de conversion d'énergie proprement dit se déroule à travers la paroi du moteur et non à l'intérieur. Il porte le nom de l'inventeur écossais Roger Stirling, qui a développé l'idée pour la première fois en 1816. Stirling a poursuivi son idée avec l'intention de concurrencer l'industrie naissante des moteurs à vapeur. L'énergie solaire et le moteur Stirling. Bien que similaire dans la manière dont ils convertissent l'énergie thermique en énergie, le moteur Stirling utilise et réutilise une quantité définie de fluide dans un état gazeux permanent. Ceci est différent d'une machine à vapeur, qui utilise des fluides sous forme gazeuse et liquide. Plusieurs composants fondamentaux sont nécessaires pour qu'un moteur Stirling fonctionne. Ceux-ci comprennent une source de chaleur, des échangeurs de chaleur et, finalement, un dissipateur de chaleur.
Cette activité est un exemple de SAE en lien avec le cours optionnel de chimie. Il s'agit d'une activité de formation qui s'articule autour d'une tâche complexe faisant appel aux concepts visés par la loi générale des gaz. • Coup d'oeil sur la SAE – Le moteur Stirling • Canevas de la SAE – Le moteur Stirling • Cahier de l'élève – Le moteur Stirling • Guide de l'animateur – Le moteur Stirling • Évaluation de la SAE – Le moteur Stirling • Séquence vidéo où l'on peut voir le moteur Stirling en action • Explications du moteur Stirling (PowerPoint) • Représentation 3D du moteur Stirling (Sketchup) • Fabrication du moteur Stirling • Gabarit du vilebrequin à imprimer en 8, 5 x 14 (Doc)
Le moteur peut être alimenté par une source quelconque de chaleur: combustion externe de dérivés du pétrole, le gaz naturel, le charbon, l'énergie nucléaire, etc., mais aussi énergies renouvelables comme l'énergie solaire ou l'énergie géothermique. Le moteur Stirling est un moteur qui, suivant les configurations, s'adapte à des régimes de rotations variés qui peuvent aller de moins de 1 cycle par seconde à plus de 3000 tours par minutes. Il est utilisé sur des bateaux, sous-marins, pompes, générateurs électriques à énergie solaire... C'est un moteur à forte densité énergétique pour le volume de gaz déplacé. Pour donner une comparaison automobile, il fournit des puissances de plus de 80 chevaux par litre de cylindrée. Principes de fonctionnement du moteur Stirling. Avantages [ modifier] Moins polluant [ modifier] C'est un moteur à combustion externe, elle est plus facile à contrôler que dans un moteur à combustion interne. Le fluide de lubrification (huile) n'est pas pollué par les résidus de combustion. Moins bruyant [ modifier] Le fluide actif du moteur Stirling, l'air, l'hélium ou l'hydrogène travaille en cycle fermé et ne s'échappe pas à l'atmosphère, contrairement au moteur à combustion interne, dont le bruit d'échappement est très important.
Les principales difficultés liées à l'utilisation du moteur Stirling dans une application automobile sont le temps de démarrage, la réponse de l'accélérateur, le temps d'arrêt et le poids, qui n'ont pas tous des solutions toutes faites. Moteurs d'avion Les moteurs Stirling peuvent être théoriquement prometteurs en tant que moteurs d'avion, si une densité de puissance élevée et un faible coût peuvent être atteints. Ils sont plus silencieux, moins polluants, gagnent en efficacité avec l'altitude grâce à des températures ambiantes plus basses, sont plus fiables grâce au nombre réduit de pièces et à l'absence de système d'allumage, produisent beaucoup moins de vibrations (les cellules peuvent durer plus longtemps) et utilisent des carburants plus sûrs et moins explosifs. Utilisation moteur stirling solaire. Cependant, le moteur Stirling a souvent une faible densité de puissance par rapport au moteur Otto et à la turbine à gaz à cycle Brayton couramment utilisés. Ce problème a été une pomme de discorde dans les automobiles, et cette caractéristique de performance est encore plus critique dans les moteurs d'avion.
Il n'est pas impossible de voir, dans un proche avenir, des bateaux de plaisance, des sous-marins de recherche robotisés équipés de moteur Stirling pour leur propulsion. (Ce moteur est déjà utilisé pour fournir l'électricité à bord de certains bateaux de plaisance) 3. Dans les airs: les avions. Contrairement à ce qu'on demande à un moteur d'automobile, un moteur d'avion fonctionne quasiment tout le temps à puissance constante. Dans ce cas-ci, le moteur Stirling est vraiment dans son domaine de prédilection. Son silence, par rapport à un moteur traditionnel, peut constituer un atout tant pour les passagers de l'avion que pour les riverains. Utilisation moteur stirling de la. Le faible niveau vibratoire du moteur Stirling plaide également en sa faveur. Quand on prend de l'altitude, l'air extérieur baisse en température. Cet air constitue la source froide du moteur Stirling. Il n'y a donc pas de pertes de puissance quand on monte. Ceci permettrait de voler plus vite qu'avec un moteur traditionnel. Le choix de combustible étant plus large, on pourrait en imaginer un moins volatil, moins explosif, moins polluant.
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