le moteur stirling - nature-power.com · différence de température (5 kelvin seulement) entre...
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Catalogue 2006
LE MOTEUR STIRLING
Nature power consult GmbH
Dipl.-Ing. Ulrich Narup;
Jörg Dahlke
Lutherstraße 29
D-39112 Magdeburg
Allemagne
Tél.: 0049-391 400 456 45
Fax: 0049-391 400 456 46
Site internet: www.nature-power-consult.de
E-mail : [email protected] .de
LE MOTEUR STIRLING
Histoire et domaines d�emploi
du moteur Stirling reposent
sur le fait que:
Les principaux
avantages
le moteur est chauffé de l�extérieur (combustion
externe) ce qui implique que tout type d�énergie
primaire peut être utilisé (divers gaz, huile, biomasse,
charbon, énergie solaire)
ce moteur n�est pas à explosion, mais travaille avec
un apport et une évacuation continus d�air chaud
Il fonctionne silencieusement en l�absence de
détente atmosphérique
l�utilisation de matériaux modernes et de hautes
pressions assurent un meilleur rendement que
celui des moteurs Otto ou diesel
Le moteur Stirling a été inventé par le pasteur
écossais Robert Stirling (1790 � 1878) et breveté
en 1816. Ce moteur qui devait remplacer le moteur
à vapeur fut découvert 70 ans avant l�invention des
moteurs Otto et diesel.
Ce moteur qui devait remplacerle moteur à vapeur fut découvert
70 ans avant l�invention desmoteurs Otto et diesel.
Dans la thermodynamique, le processus de Stirling
est décrit comme un cycle idéal en quatre phases.
Le rendement du moteur réel dépend
essentiellement de la différence de température
entre le côté chaud (chauffeur) et le côté froid
(refroidisseur). Il existe déjà des modèles de moteurs
à fonctionnement lent qui ne nécessitent que des
différences de températures de l�ordre de 5 Kelvin
pour tourner (voir modèle ci-après). De même un
niveau de température d�une valeur de l�ordre de
+ 40°C est suffisant du coté chaud pour assurer
un fonctionnement du moteur. C�est pourquoi
l�utilisation de cette machine est intéressante avec
des collecteurs solaires thermiques.
de part sa réversibilité, le moteur peut être utilisé
pour produire du froid jusqu�à dépassement de
températures de moins 50°C
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Le moteur a été utilisé dans le domaine militaire
pour la propulsion des sous-marins. En Inde, on
a produit pendant longtemps un moteur
monocylindre «ST5» d�une puissance électrique
de 3 kW approvisionné avec du biomasse (paille
de r iz , coque de noix) ut i l i sé pour
l�approvisionnement décentralisé en énergie
électrique.
Le moteur Stirling s�est entre temps imposé en
Europe et en Nouvelle Zélande en tant que
moyen de propulsion dans les centrales de
cogénération (électricité + chaleur) et les petits
navires, comme par exemple dans les sociétés
Solo en Allemagne et Whispergen en Nouvelle
Zélande.
Le moteur Stirling est employé depuis très
longtemps pour la production du froid, pour
liquéfier les gaz ou pour refroidir certains capteurs
infrarouges.
C�est un moteur exploitant une très faible
différence de température (5 Kelvin seulement)
entre chauffeur et refroidisseur. La chaleur dégagée
par une tasse de café ou un rayonnement direct
solaire sur une surface noire suffit pour actionner
le moteur.
Le modèle est livré, soit sous forme de Kit facile
à monter avec des pièces préfabriquées telles
que roulements, joints etc. (NPC 02f) ou soit
complètement monté et testé (NPC 02b). Le
modèle est adapté pour un fonctionnement de
longue durée pouvant aller jusqu�à plusieurs
heures.
Kit de montage:
NPC 02 bavec mode d�emploi
LE MOTEUR STIRLINGNPC 02
La chaleur dégagée parune tasse de café ou un rayonnementdirect solaire sur une surface noire
suffit pour actionner le moteur.
Modèle complet:
NPC 02 f
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LE MOTEUR STIRLING
NPC 02
En petits groupes: montage et démontage des
différents composants pour étudier les
différentes parties et leurs fonctions.
Détermination des températures minimales
du chauffeur à vide à température ambiante
constante
Mesure du nombre de tours moteur en fonction
du rayonnement solaire
Représentation du cycle sur un diagramme
pression-volume
LE MOTEUR STIRLINGNPC 03
Modèle NPC 03
Suggestions d�expériencesà réaliser:
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Il s�agit d�un modèle complet pour la simulation
d�une petite centrale thermique électrique
fonctionnant avec n�importe quelle source de
chaleur ou énergie primaire.
Le modèle est équipé d�une plaque de base et
d�un volant en verre transparent. Les cylindres et
le déplaceur sont en verre spécial résistant aux
hautes températures. On peut ainsi facilement
observer le mouvement des composants de la
machine.Le vilebrequin en acier placé sur roulement est
relié aux deux autres pistons (piston moteur en
laiton et déplaceur en verre) par des éléments en
plastique résistant à l�usure.
Le moteur fonctionne grâce à un réchaud à alcool
additionnel. La puissance est réglable par
l�intermédiaire d�une mèche. Le refroidissement
du moteur est effectué avec l�air ambiant. Du
courant est produit dans le générateur, par le
volant et la couronne d� attaque.
La réversibilité du moteur Stirling permet d�utiliser
cette machine comme pompe à chaleur ou machine
frigorifique. Le générateur avec une tension
d�entrée maximale de 12V peut être utilisé comme
moteur d�entraînement. Le brûleur n�est alors pas
nécessaire. Au sommet du déplaceur on observe
alors des températures allant de 0°C à une
température ambiante de 20°C.
Suggestions d�expériencesà réaliser:
Détermination de la puissance électrique en fonction
de la température du chauffeur
Détermination de la puissance électrique en fonction
de la température de refroidissement de la surface
Détermination du rendement moteur à travers les
mesures parallèles du besoin en énergie primaire
et du travail électrique produit
Détermination de la puissance frigorifique en fonction
de la puissance électrique utilisée
Caractéristiquestechniques:
Puissance du moteur env. 1,5 W
Vitesse à vide env. 1000 /Min
Volume de travail 32 � 44 cm³
Marche continue par refroidissement
suffisant: env. 1 heure
Démarrage manuel du moteur par
le volant, diamètre 140 mm
Dimensions de la plaque de base:
300 x 200 mm
La réversibilité du moteur
Stirling permet d�utiliser
cette machine comme
pompe à chaleur ou
machine frigorifique.
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Accessoire solaire optionnel
NPC 03 solL�apport d�énergie thermique à notre moteur Stirling
NPC 03 (non inclus) peut être effectué sur la base
d�un système régénératif grâce à ce miroir parabole
en aluminium. Ce mode ne fonctionne que lorsqu�un
rayonnement solaire direct existe (ciel dégagé).
Un Système de réglage manuel permet de concentrer
les rayons solaires parallèles sur l�anneau
d�absorption.
un miroir parabole poli en aluminium (Diamètre:
450 mm, Hauteur: 110 mm)
une équerre de montage du moteur adaptable sur
pied pour appareil photo
un plus petit volant spécial (Diamètre: 70 mm) pour
le moteur
un anneau d�absorption noir réglable pour le
chauffage du cylindre moteur
Un Système de réglage manuel permet de
concentrer les rayons solaires parallèles sur
l�anneau d�absorption.
Suggestions d�expériences à réaliser:
Détermination de la puissance électrique en fonction
du rayonnement solaire (voir aussi appareil de mesure
NPC Solaire)
Détermination du rendement du moteur en mesurant
simultanément le rayonnement solaire et le travail
électrique produit. La variation du rendement en
fonction de la température de la surface de
refroidissement peut aussi être déterminée
Détermination de l�influence d�un réglage imprécis
du miroir à deux axes sur l�apport de chaleur à
l�absorbeur/chauffeur.
Cet accessoire se compose d�:
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Remarques pour des observations particulières sur lesmoteurs Stirling:
En cas de besoins particuliers de grosses machines
pour un mémoire d�études ou des travaux de
recherche nous pouvons vous aider à vous procurer
de plus grosses machines correspondants mieux
à des utilisations réelles.
N�hésitez pas à nous consulter si vous avez d�autres
besoins en anglais ou en français: formations,
descriptions d�applications, diagrammes, éléments
bibliographique, tableaux de calculs.
Pièces de rechange pour les machines
ci-dessus:
Pour toutes les machines ci-dessus, des pièces de
rechanges originales, dont nous ne faisons pas la
liste, sont à disposition. Nous n�exigeons pas de
valeur minimale de commande.
Livraison et garantie
Un mode d�emploi et un manuel d�entretien sont joins à la livraison de chaque modèle. Il est recommandé
de suivre scrupuleusement les instructions. Nos modèles de haute qualité sont garantis pour une période
d�une année sous réserve d�une utilisation conforme. Cette garantie n�est plus assurée en cas de
modification technique, en cas d�utilisation de pièces non-originales, ou de détérioration extérieure.
Pour éviter des désagréments en cas de dommage pendant le transport, nous vous recommandons de
faire assurer le transport par nos soins.
Pour d�autres détai ls , veui l lez consulter nos condit ions générales commerciales.
Aucune responsabilité ne peut être invoquée en cas d�erreur d�impression. Sous réserve de modifications.
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