Moteur thermique fait maison

• Il y a une erreur dans la vidéo à 7:42, le rendement du cycle de Carnot est 1-Tf/Tc et non 1-Tc/Tf !

• Extraits de la vidéo : Le moteur Stirling, comme tout moteur thermique, utilise un fluide pour fonctionner, dans notre cas de l’air. Le principe physique à l’origine du moteur Stirling c’est le lien entre la température d’un gaz et le volume qu’il occupe, en effet, un certain volume d’air occupe plus de place une fois chauffé. Pour faire un moteur élémentaire, on peut donc chauffer de l’air pour déplacer un piston puis refroidir cet air pour que le piston retrouve sa position initiale. Entre temps, le piston peut entraîner une roue par un système bielle-manivelle. Ce moteur est intuitif mais il a un rendement calamiteux ! D’une part la majorité de l’énergie qu’il consomme est perdue pour chauffer les parois du cylindre qui sont refroidies juste après, d’autre part sa vitesse de rotation est forcément très faible.

Pour améliorer ce moteur, on peut séparer le côté chaud du côté froid pour que la paroi chaude soit tout le temps chaude et la paroi froide tout le temps froide. Il ne reste plus qu’à inciter l’air à se diriger majoritairement vers le côté chaud ou le côté froid. Pour ce faire, on utilise un déplaceur. Quand le déplaceur est en haut, l’air se trouve du côté chaud, sa température augmente, il se dilate et pousse le piston. Quand le déplaceur est en bas, l’air de trouve du côté froid et refroidit. Il prend alors moins de place ce qui fait descendre le piston.

Le fait de bouger le déplaceur ne consomme pas beaucoup d’énergie, il faut seulement compenser les différents frottements engendrés. Cette énergie peut bien évidemment provenir du moteur lui-même, pour ça le déplaceur est associé à un autre système bielle manivelle, comme pour le piston. Le piston et le déplaceur ne sont pas en phase mais décalés d’un quart de tour, c’est comme ça que ça fonctionne le mieux. Et voilà, on a fabriqué un moteur Stirling, plus précisément un moteur Stirling de type gamma.

En combinant une étude du cycle de notre moteur avec des mesures expérimentales, on estime que le rendement de son cycle thermodynamique seul est d’environ 20% qui est correct. En clair, 20% de la chaleur qui est vraiment consommée par le moteur est transformée en mouvement. Le reste de la chaleur n’est pas utilisé. On a besoin de 240 W pour maintenir la seringue côté chaud à environ 400 °C, température nécessaire pour que le moteur tourne rapidement, mais une très petite partie de cette chaleur est vraiment utilisée. Une optimisation importante que l’on pourrait apporter au moteur est un moyen d’isoler la seringue chaude pour qu’elle puisse rester à 400 °C, même avec une très petite flamme. Le moteur serait aussi puissant mais aurait un meilleur rendement.

Bien qu’on ait pu faire tourner le moteur sans, on utilise de la paille de fer à l’intérieur de la seringue chaude. La paille de fer augmente considérablement le volume mort ce qui limite le taux de compression et devrait en principe réduire l’efficacité du moteur. Elle augmente cependant le transfert thermique ce qui permet de chauffer très rapidement l’air froid qui entre. Elle permet aussi d’exploiter d’avantage l’énergie rayonnée par la flamme et le bilan est finalement très positif.

Ceux qui connaissent déjà le moteur Stirling vont sans doute penser que la paille de fer joue aussi un rôle de régénérateur mais ce n’est pas le cas dans notre moteur. Le régénérateur est une invention de Robert Stirling qui sert à améliorer l’efficacité de son moteur. Situé entre les deux pistons, il permet de récupérer une partie de la chaleur quand l’air se dirige du piston chaud vers le piston froid pour la réinvestir quand l’air circule dans le sens inverse. En théorie, un moteur Stirling avec régénérateur constitue le moteur le moteur le plus efficace possible en décrivant le cycle de Carnot.

L’élément crucial de notre moteur Stirling ce sont les seringues en verre. Comme le moteur développe dans tous les cas une puissance faible, il ne faut pas que ses propres frottements l’empêchent de fonctionner. Les pistons doivent donc frotter le moins possible et pour ça les seringues en verres sont idéales. Avec une très légère lubrification, moins d’une goutte par seringue, elles présentent une friction minimale tout en conservant une étanchéité correcte, même à haute température.

[max]

Quel bonheur, je t'avais posé la question de faire cette vidéo il y au moins 2 ans, merci !

[MrFeable]

C’est marrant deux jours après la sortie de cette vidéo j’ai justement fait un TP sur le moteur Stirling !

[LAPCGames]

Une nouvelle vidéo
J'ai bien fais de ne pas partie
Vous m'avais appris un système que je connaissais pas

[ScientyProf]

C'est tout à fait vrai ce que vous dites : Pédagogiquement c'est le meilleur moteur pour expliquer les cycles. Merci pour cette vidéo !

[cedrikcaron]

C'est cool ça fait longtemps qu'on avait pas de vos vidéos ça donne envie de faire des trucs

[sciencepassionconcept]

Toujours un vrai plaisir et toujours au top

[laconfreriedusport]

Je fais un projet un prépa d’ingénieure et j’essaye de reproduire le moteur mais je n’arrive pas bien à saisir comment vous couplez les deux volants d’inertie avec la tige en métal car on ne voit pas ce qu’il y’a entre les deux roues, je me demande comment vous arrivez à obtenir un décalage d’un quart de tour entre les deux roues.

[fraisevariete]

Y’a plus de vidéo depuis 1 an pourquoi ? Continuer les gars !

[SageLumineux]

Vous devriez faire une vidéo sur les écogestes et les économies d’énergie (Led, chauffage, mousseurs ...) ;) bravo pour le Stirling !!

[brico_geek]

oui le retour de bonne vidéo !
c'est vraiment bien expliquer comme d'habitude 😉👍

[mireilleyerly]

Vous pourrez faire une vidéo avec experimentboy et amaury ça serait cool sinon continuez comme ça

[libron]

Salut les gars moi c est Neil je vous suis depuis le debut. Alors je suis champion de France de barbe, je sais ce que vous vous dites, sa existe ça !!!! Et oui sa existe aussi lol. Bref je kiffe raison trop faire une vidéo pour faire connaître vos travaux car je suis un prophane dans le domaine de l électricité . Alors si sa vous branche se serai avec plaisir de collaborer avec vous merci

[fabiogn]

That was amazing! Wonderful explanation and well built motor!

[famillesaintot]

bonjour si on isole le seringue et le tuyau peut on augmenter le rendement .

[psykauze]

Avant de trouver le moteur Stirling comme "génial", remarquez que le circuit d'air est fermé.
Il faut donc un circuit complètement étanche pour que cela fonctionne bien ou injecter un peu d'air de temps en temps pour avoir une pression suffisante dans les chambres.

[badraa]

Bonjour Armand et Victor j'aimerais savoir les spécifications du plexiglass utilisé comme boitier dans votre projet de chargeur transportable MERCI :)

[adrienb]

Pour ce qui veulent voir la fabrication de moteur sterling aboutis de différents types je vous conseils les vidéos de Chris workshop qui conçoit ses prototypes dans le but de faire de la cogéneration

[autopechejardiagri]

Est ce qu'on pourrait entraîner autre chose avec ce moteur

[erwan]

Bonjour, serait il possible de connaître le référence de l’appareil utiliser pour connaître le nombre de tour du moteurs ?😁

[istrandasisse]

Trop cool :)
Par contre, sur le truc de la lumière, pourquoi pas mettre une poulie à un moteur électrique normal pour récupérer le courant ?

Franchement, j'ai craqué, me suis commandé un stirling sur amazon, petit modèle en métal,

Et du coup, une grosse question me "refroidit" les lèvres ....:) :

Si on refroidit le coté "froid", l'effet est le même, le moteur s'actionne, si j'ai bien compris le truc ?

Et du coup si on refroidit vraiment beaucoup le coté froid, azote liquide par exemple, peut-on espérer quelques résultats sympathiques ?

Avec plaisir les gars, continuez ;)