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Moteur Stirling

Moteur Stirling

Le moteur Stirling a été inventé en 1816 par Robert Stirling, un prêtre écossais. L'objectif était d'obtenir un moteur moins dangereux que la machine à vapeur.

Le fonctionnement du moteur Stirling est basé sur l'expansion et la contraction d'un gaz qui peut être de l'hélium, de l'hydrogène, de l'azote ou de l'air. Ce gaz est obligé de cycler cycliquement à partir d'une source froide où il se contracte à une source chaude où il se dilate. Il est considéré comme un moteur thermique (moteur thermodynamique) dû à la présence d'un gradient de température entre les deux sources thermiques.

À l'origine, le moteur Stirling était conçu comme un moteur industriel majeur pour concurrencer la machine à vapeur, mais en pratique, il était utilisé pendant plus d'un siècle uniquement pour les applications domestiques et pour les moteurs de faible puissance.

Actuellement, le développement est encore en cours d'investigation. Le fait que vous ayez seulement besoin d'une source de chaleur externe vous donne une grande polyvalence car cela vous donne la possibilité de pouvoir utiliser de nombreuses sources d'énergie pour son fonctionnement. La source d'énergie d'un moteur Stirling le plus pertinent pour nous est l'énergie solaire thermique, bien que vous puissiez également utiliser toutes sortes de combustibles, la biomasse, l'énergie géothermique et d'autres.

Fonctionnement d'un moteur Stirling

Moteur Stirling

Un moteur Stirling est un dispositif mécanique qui fonctionne dans un cycle de régénération thermodynamiquement "fermé", avec compression cyclique et expansion cyclique du fluide de travail à différents niveaux de température.

Le moteur est un moteur thermique qui fonctionne à travers un cycle de compression et d'expansion d'un gaz. Deux niveaux de température sont utilisés pour faire une conversion nette de l' énergie thermique en travail mécanique.

Comme la machine à vapeur, le moteur Stirling est traditionnellement classé comme un moteur à combustion externe, car tous les transferts de chaleur avec le gaz de travail sont effectués à travers la paroi du moteur. En revanche, dans un moteur à combustion interne, l'apport de chaleur est effectué par la combustion d'un carburant à l'intérieur du corps du fluide de travail.

Contrairement à une machine à vapeur, le moteur Stirling ferme une quantité fixe de fluide dans un état gazeux permanent tel que l'air. En revanche, dans le moteur à vapeur, le fluide de travail subit un changement de phase du liquide au gaz.

Comme c'est généralement le cas avec les moteurs thermiques, le cycle général consiste à comprimer le gaz froid, chauffer le gaz, dilater le gaz chaud et finalement refroidir le gaz avant de répéter le cycle. L'efficacité du procédé est très limitée par l'efficacité du cycle de Carnot, qui dépend de la différence de température entre les réservoirs chauds et froids.

Le moteur Stirling se distingue par son rendement élevé par rapport aux moteurs à vapeur, son fonctionnement silencieux et la facilité avec laquelle presque toutes les sources de chaleur peuvent être utilisées. Cette compatibilité avec les sources d'énergie alternatives et renouvelables a été de plus en plus importante à mesure que le coût des carburants conventionnels augmentait, et aussi à la lumière des préoccupations, telles que le pic de production pétrolière passé et le changement climatique. Ce moteur est actuellement d'intérêt en tant que noyau des unités de micro-combustion de la chaleur et de l'énergie, c'est-à-dire de la cogénération, dans laquelle il est plus sûr et plus efficace qu'une énergie de vapeur.

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