Projet Moteur Stirling: Conception et Expérimentation

Le moteur Stirling est un moteur thermique externe, fonctionnant grâce à une différence de
température entre deux sources. Il est silencieux, fiable, et peut utiliser diverses sources de
chaleur, y compris des sources renouvelables comme l’énergie solaire.
Objectif du projet :
 Comprendre le fonctionnement thermodynamique du moteur Stirling.
 Concevoir et réaliser un prototype de moteur Stirling simple.
 Étudier l’influence des paramètres (différence de température, pression,
fréquence de fonctionnement) sur le rendement et la puissance produite.
 Explorer des applications possibles en énergie renouvelable, par exemple
couplage avec un capteur solaire thermique.
Étapes possibles :
1. Recherche théorique
o Étudier le principe de fonctionnement du moteur Stirling (cycles
thermodynamiques, lois de la thermodynamique).
o Comprendre les différents types de moteurs Stirling (alpha, beta, gamma).
2. Conception et réalisation d’un prototype
o Fabrication d’un moteur Stirling à partir de matériaux simples (tube en verre
ou métal, piston, chambre chaude et froide).
o Mise en place d’un système de mesure (capteurs de température, pression,
RPM).
3. Expérimentation
o Faire varier la source chaude (flamme, eau chaude, plaque chauffante) et la
source froide (eau froide, air ambiant).
o Mesurer la puissance mécanique produite, la vitesse de rotation, et estimer le
rendement.
4. Analyse des résultats
o Étudier l’influence de chaque paramètre sur la performance.
o Comparer les résultats expérimentaux aux modèles théoriques.
5. Optimisation
o Proposer des améliorations (meilleur matériau, isolation thermique, ajustement
de la fréquence).
o Tester les améliorations sur le prototype.
6. Application
o Discuter de l’utilisation du moteur Stirling dans les systèmes d’énergie
renouvelable (solaire, biomasse).
o Évaluer la faisabilité d’un petit générateur électrique basé sur ce moteur.
Matériel nécessaire :
 Tubes métalliques ou en verre.
 Pistons (ou substituts).
 Sources de chaleur contrôlées.
 Capteurs (thermomètres, manomètres, tachymètres).
 Matériel de bricolage pour assembler le moteur.

Résultat attendu :
 Un rapport détaillé avec la conception, la construction, les mesures, les analyses et une
discussion sur les applications.
 Une présentation orale avec démonstration du prototype.
de plus, il faut construire une pompe a eau pour l’ajouter au moteur .
Pour construire une pompe à eau électrique, il faut choisir un moteur électrique adapté,
puis fixer une pompe centrifuge ou à piston à l’arbre du moteur, en assurant une connexion
étanche pour l’aspiration et le refoulement, et enfin brancher le système à une source
d’alimentation électrique en respectant les consignes de sécurité.
https://youtu.be/8wOqeIiqY4g?si=yAwybAJa_0bnxNmI
https://youtu.be/5PJDgVdGAt4?si=XI0NP5Tc7xbVDucy++
Le voyage du moteur Stirling à travers l’histoire commence au début du 19e siècle en
Angleterre. Au cours de la première révolution industrielle, les moteurs à air chaud ont
concurrencé la machine à vapeur pour fournir de la puissance mécanique aux machines
industrielles des usines et des mines. Now Playing x vidéo of: Un Analyse Comparatif des
Moteurs PD-14, PD-8 et SaM-146 de la RussiePlay Video Un Analyse Comparatif des
Moteurs PD-14, PD-8 et SaM-146 de la Russie Share Watch on Open.Video Un Analyse
Comparatif des Moteurs PD-14, PD-8 et SaM-146 de la Russie Bien que la machine à
vapeur offrait de meilleures performances en termes de puissance et de rendement, le
moteur à air chaud avait l'avantage d'être plus sûr. Au cours des premières décennies du
XIXe siècle,
https://teixebri.wixsite.com/moteurstirling/historique
https://www.nova-physics.com/product-page/moteur-de-stirling-grand-mod%C3%A8le-
instrument%C3%A9-et-connectoris%C3%A9
https://static.wixstatic.com/media/3cf9d6_26e13f5d3d9249e096d6cb967a913173~mv2.jpg/v1/fill/
w_1204,h_590,al_c,q_85,usm_0.66_1.00_0.01,enc_avif,quality_auto/3cf9d6_26e13f5d3d9249e096d
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Moteur de Stirling : Rendement
Le moteur de Stirling est une machine thermique qui convertit l’énergie
thermique en travail mécanique. Sa conception unique permet des
rendements intéressants, toutefois, il est crucial d’évaluer ses avantages et
inconvénients pour déterminer s’il s’agit d’une solution adaptée à vos
besoins énergétiques.

Avantages
Le moteur de Stirling présente plusieurs avantages notables. Tout d’abord,
il fonctionne avec différentes sources de chaleur, que ce soit des énergies
renouvelables ou fossiles, ce qui le rend extrêmement polyvalent. En outre,
le rendement de ce moteur peut être optimisé en augmentant la
température de la source de chaleur, permettant ainsi d’atteindre des
performances intéressantes
De plus, contrairement à d’autres types de moteurs, le moteur de Stirling
est silencieux et n’émet pas de polluants lors de son fonctionnement, ce qui
en fait une option plus respectueuse de l’environnement. Cela le positionne
favorablement dans un contexte où la transition énergétique est cruciale.
En ajoutant à cela son faible coût d’entretien, le moteur de Stirling se
distingue comme une technologie prometteuse pour la production
d’énergie.
Inconvénients
Cependant, le moteur de Stirling présente également
certains inconvénients. L’un des principaux défis réside dans
sa complexité de conception et de fabrication. Sa structure, bien que
performante, nécessite des composants de hautes précisions qui peuvent
augmenter considérablement les coûts de production.
Un autre inconvénient est limité par l’efficacité de conversion de l’énergie.
Bien qu’il puisse atteindre des rendements élevés, ces derniers restent
souvent inférieurs à ceux des moteurs à combustion interne ou des autres
types de moteurs thermiques.
Enfin, le besoin d’une source de chaleur externe constante et adéquate
peut être un frein pour certaines applications. Le moteur de Stirling, bien
qu’efficace dans certains scénarios, peut se révéler moins adapté pour des
systèmes nécessitant une réponse rapide ou une flexibilité d’adaptation.
Moteur de Stirling et rendement
Le moteur de Stirling est un dispositif innovant qui convertit la chaleur en
énergie mécanique. Son rendement est souvent un facteur déterminant
pour son utilisation dans divers domaines, y compris la production d’énergie
renouvelable. Cet article va explorer les différentes facettes du rendement
du moteur de Stirling, incluant des données chiffrées et des comparaisons
avec d’autres technologies.

Principe de fonctionnement du moteur de
Stirling
Le moteur de Stirling fonctionne grâce à un cycle thermodynamique, où un
gaz est alternativement chauffé et refroidi. Ce processus provoque
l’expansion et la contraction du gaz, entraînant un mouvement mécanique.
Ce mécanisme de conversion de l’énergie thermique en énergie mécanique
peut être très efficace, en particulier dans des conditions optimales.
Rendement théorique
Le rendement théorique d’un moteur de Stirling peut atteindre des valeurs
élevées, effectivement plus de 30%, selon les conditions d’exploitation.
Cette performance est due à l’efficacité du cycle thermodynamique, qui
permet une utilisation quasi optimale de la chaleur. Pour comprendre
davantage cette efficacité,
Rendement pratique
Le rendement pratique d’un moteur de Stirling peut varier en fonction de
plusieurs facteurs, notamment la qualité de l’isolation thermique, les
propriétés des matériaux utilisés, ainsi que les conditions ambiantes. En
général, il est observé que le rendement pratique est souvent inférieur au
rendement théorique, se situant entre 20 et 25%. Pour plus d’informations
sur les rendements.
Ce que je dois faire :
- Etudier l’equation théorique du moteur
- Calculer son rendement thérique
- Comment augmenter son rendement théoriquement
- Faire un essaye
- Tracé sa courbe et l’étudier
- Calculer les perte d’energie
- Comparer entre les pertes théorqiue et pratique.