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[WIP]Stirling Dish

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Re: [WIP]Stirling Dish

Messagepar Steeve Osteen » Jeu 4 Avr 2013 16:30

tu as fait des calculs pour une journée en hiver, hors en été, la quantité de thermie à transférer sera bien trop importante par rapport à la capacité d'un ballon d'eau chaude.
Il faudra donc que la génératrice aie de toute façon un circuit de refroidissement qui devra prendre la suite lorsque l'eau du ballon sera chaude.
ne pas oublier que la fonction qui pilote le dimensionnement du système est la capacité de production électrique que l'on souhaite et non la capacité d'un ballon d'eau chaude. (c'est plutôt l'inverse car la taille maximale du ballon pourra être choisie en fonction de la capacité du système de génération de la parabole).
aucun support ne sera assuré par MP. toute demande par ce biais sera ignorée.
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Re: [WIP]Stirling Dish

Messagepar Steeve Osteen » Jeu 4 Avr 2013 17:25

pour que tu comprennes le principe que j'ai en tête, voici un fichier de présentation des énergies.

Draft#1 - gestion énergie.pdf
(173.1 Kio) Téléchargé 100 fois


par contre j'ai beaucoup de mal à remplir le document sur le choix du moteur et je sais pas si je vais pas partir sur un modèle et advienne que pourra. Car en regardant la littérature technique sur ce point, j'ai l'impression que ce pourrait être l'objet d'une thèse complète rien que sur cet aspect.. enfin on verra bien je me réserve un peu de temps pour faire mon choix.
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Re: [WIP]Stirling Dish

Messagepar gt22 » Jeu 4 Avr 2013 18:38

Steeve Osteen a écrit:pour que tu comprennes le principe que j'ai en tête, voici un fichier de présentation des énergies.

Draft#1 - gestion énergie.pdf


par contre j'ai beaucoup de mal à remplir le document sur le choix du moteur et je sais pas si je vais pas partir sur un modèle et advienne que pourra. Car en regardant la littérature technique sur ce point, j'ai l'impression que ce pourrait être l'objet d'une thèse complète rien que sur cet aspect.. enfin on verra bien je me réserve un peu de temps pour faire mon choix.


a la lecture de ton principe de fonctionnement
j'ai l'impression que tu a quelques manques en hydraulique thermique
tu n'as pas besoin de 2 vannes 3 voies pour réguler la température ballon
la vannes sur l'eau chaude en amont radiateur ne sert a rien
tu peut tout réguler sur le retour soit tu passe par le ballon ou par le radiateur ou part les 2
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Re: [WIP]Stirling Dish

Messagepar Zozo » Jeu 4 Avr 2013 20:35

Bonjour

pour aller un peu dans le sens de gt22 il ne faut pas que ce soit le ballon qui chauffe le circuit de refroidissement car si la température baisse la résistance va se mettre en branle et donc te réinjecter de l'eau chaude faite avec de l'électricité.

Donc
if ballon bonne température
then goto directly the radiator

de plus il faut que le tube rouge (qui devrait être en bleu) en sortie du ballon passe par l'entrée radiateur systématiquement. Le moteur chauffera toujours plus que la température de consigne du ballon donc il faut encore le refroidir avant de le remettre dans la boucle moteur.
En effet quand ton ballon sera quasiment à la température de consigne il ne refroidira plus rien il faut donc qu'il repasse par la case cooling tower.

Cordialement

PS : dans un premier temps je te suggère de ne pas t'occuper de cette option. Qui trop embrasse manque le train, ne te décentre pas de ton objet principal.
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Re: [WIP]Stirling Dish

Messagepar Steeve Osteen » Jeu 4 Avr 2013 21:25

bon de toute façon on regardera ce point plus tard.

c'est plus le choix du moteur qui me pose soucis.
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Re: [WIP]Stirling Dish

Messagepar Steeve Osteen » Ven 5 Avr 2013 15:35

Concernant les moteurs et devant la difficulté de pouvoir définir un comparatif le plus précis et exhaustif possible et surtout objectif, j'ai décidé de partir sur une méthode empirique beaucoup plus subjective et basé sur mon expérience depuis maintenant 5 ans que j'étudie ces moteurs.

le moteur gamma est conçu pour de faibles puissances mais surtout un très faible delta T donc pas applicable dans mon cas : Recalé
Le moteur Ericsson est intéressant mais nécessite en plus de l'embiellage, un arbre à came, des boites de distribution voir des soupapes ce qui fait beaucoup de mécanique complexes à concevoir et mettre au point (et augmenetation du risque de défaillance) : Recalé

Le moteur béta est intéressant car compact mais nécessite de faire passer la tige de déplaceur au travers du piston moteur qui doit intégrer son guidage. donc un risque de surcout non négligeable et dur à fiabiliser (les roulements pour déplacement linéaires ne sont pas les plus endurant qui soient) : Recalé
les bétas à piston libre sont bien mieux que tous mais nécessite un développement et une mise au point très pointu qui peut rendre sa réparation au milieu de la pampa quasi impossible : Recalé
Je choisi donc pour le cas le moins pire, le moteur à cycle alpha avec deux cylindres en V à 90°

après si d'autres personnes ont un avis contraire, je suis tout ouie et j'accepterais avec plaisir la critique.
maintenant il faut que je récupère mon livre de M. Martini sur le calcul et le dimensionnement des moteurs stirling et je vais pouvoir attaquer.
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Re: [WIP]Stirling Dish

Messagepar Zozo » Ven 5 Avr 2013 19:28

Bonjour Steeve

Pourrais tu créer un sujet en post'it dans lequel il y aurait les différentes versions up to date de chaque partie.
Ce sujet en post'it ne serait accessible que par toi en écriture et par nous en lecture pour récupérer aisément les pdf qui sont actuellement dans plusieurs endroit du fil. Si tu faisais un PDF de versionning ce serait parfait. Ce fil risque de durer plusieurs mois donc autant s'y retrouver facilement.

Merci

Comme il y a les recalés je voudrais revoir le PDF où tu avais décrit les différents types de moteur. Cela me permettra de me recaler (sans jeu de mots) et mieux comprendre la suite.

Cordialement
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Re: [WIP]Stirling Dish

Messagepar Steeve Osteen » Sam 6 Avr 2013 14:46

j'ai ajouté une note retraçant mon choix sur le type de moteur ainsi que le diagramme des énergies corrigé et passé en draft #2.
Vous pourrez trouver les docs à cet endroit


Cordialement
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Re: [WIP]Stirling Dish

Messagepar Steeve Osteen » Sam 13 Avr 2013 15:25

La phase de calcul et de pré modélisation est commencée.

Vu les températures de travail souhaitées (700°C), je vais passer sur un piston acier le plus léger possible et d'environ 80 mm de diamètre.
Voici un premier aperçu. (il est complexe car le plus léger possible mais il faudra voir à terme si la masse du piston joue réellement sur le rendement du moteur auquel cas, il sera possible de le simplifier.

Image

Aujourd'hui, deux méthodes sont possible pour effectuer une évaluation du dimensionnement du moteur stirling :
  • La méthode de schmidt

C'est une méthode de calcul qui prend comme hypothèses le fait que le cycle complet est isotherme. Cette méthode est très utilisée mais présente comme principal défaut de présenter au fonctionnement une variation de près de 60% par rapport au théorique.
Par contre une feuille de calcul est présentée ici fait par Jean pierre Van Dormael.

Bibliographie
thése datant de en cours en cours de traitement
http://www.theses.fr/s66815
Solutions analytiques mises à jour
http://www.sft.asso.fr/Local/sft/dir/user-3775/documents/actes/congres_2009/Communications/230.pdf
étude sur le moteur stirling basé sur la méthode de schmidt
http://fr.scribd.com/doc/116581647/Projet-SPHERe-%E2%80%93-Moteur-Stirling
Encore une autre étude
http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/claude_saintblanquet/synophys/44machi/44machi.htm

  • La méthode de Klutchenko

J'ai trouvé le travail de Serge Klutchenko qui est présenté sur le site moteursitrling.com ce pdf qui est aujourd'hui l'étude la plus évolué sur le dimensionnement d'un moteur stirling.

Néanmoins, les résultats donnés me paraissent encore totalement incohérent (ou alors c'est mon neurone qui l'est) et ne sont pas encore exploitable.

on peut rajouter la dessus le logiciel que l'auteur a créé à la suite de ses travaux.

Donc aujourd'hui je travaille à partir de la feuille de calcul excel en surdimensionnant de 40% pour évaluer la base par contre il me manque la méthode de calcul de la vitesse maximale que l'on pourras atteindre avec un système plus ou moins parfait, l'impact du type de gaz, la méthode d'évaluation de la qualité d'un régénérateur, etc.. plein d’élément qui manque encore aujourd'hui.
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Re: [WIP]Stirling Dish

Messagepar Steeve Osteen » Lun 15 Avr 2013 22:18

La suite :

Le piston fait donc Ø80mm pour une course de 100mm soit un volume balayé de 502cm3 par piston.
En se basant sur la méthode schmidt, après une pression de 3.5Bars à 20°C, pour une vitesse de 1500tr/min et une température de 700°C en partie chaude (80°C pour la partie froide), j'obtiens donc une puissance max de 8496W, sachant que l'on obtient de manière générale un abattement de 40% sur la puissance réelle en sortie de vilebrequin, cela donnerait 5097W environ en sortie.

Voici le vilo avec ses bielles et pistons
Image

et maintenant avec la partie froide (culasse, chemise et enveloppe de refroidissement)
Image

Commentaires acceptés.. :mrgreen:

J'en suis aujourd'hui avec la base du bas moteur à près de 20kg, et mon objectif serait de faire une moteur de moins de 70kg.
Je pense y arriver largement car j'ai vraiment l'impression d'avoir fait un prédimensionnement pour un moteur de 80kW... :!: :roll: :roll:
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Re: [WIP]Stirling Dish

Messagepar Zozo » Mar 16 Avr 2013 09:48

Salut Steeve

Je trouve bizarre la forme du piston.

Est-ce qu'il y a une raison particulière a cette forme carrée à droite et à gauche de l'axe de fixation de la bielle. Du point de vue résistance mécanique et aussi poids je ne vois pas l'intérêt de cette forme plutôt qu'une diagonale à partir du diamètre externe ou comme la plus part des pistons une simple jupe fine circulaire.

merci de bien vouloir éclairer ma lanterne !

Cordialement
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Re: [WIP]Stirling Dish

Messagepar Steeve Osteen » Mar 16 Avr 2013 10:09

en fait la découpe de la jupe est fait pour réduire de manière drastique le poids. sur un piston moulé, il est possible de faire des enlèvements de matières sous le guidage d'axe de bielle or en usinage c'est pas possible. il fallait donc que je trouve un moyen de réduire la masse. j'ai donc pris un piston moins haut et j'ai rajouté une partie verticale beaucoup moins large qui ne sert qu'à améliorer le centrage mais surtout a contenir l'axe de bielle.

voici une image d'un piston allégé pour un V8 small block
Image
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Re: [WIP]Stirling Dish

Messagepar Steeve Osteen » Ven 19 Avr 2013 15:24

bon histoire de donner une idée du concept, voici une petite image.
la zone de capture et le régénérateur sont encore manquant.

Image

par contre, un problème survient, comment protéger le bas moteur de la très haute température qui va être produite (700°C environ) ?
l'huile ne va pas apprécié une telle plaisanterie et je la comprends.
Il faut donc que je trouve un moyen de décaler la source chaude pour qu'elle chauffe le gaz à coté de la zone chaude et non directement dessus.
Une solution serait de faire un collecteur déporté dans lequel le gaz serait réchauffé entre la zone chaude et le régénérateur.
ma première idée est bien évidemment de regarder ce que font les fabricants et on arrive sur la solution de SOLO à savoir la SOLO 161
Image

Du coup cette image permet de voir deux choses, le régénérateur est intégré dans la culasse froide et les pistons sont en deux parties avec les joints dans la partie basse (plus froide). cela me parait logique après réflexion par contre je doute sur le fait que le piston soit guidé sur toute sa longueur, je pense que la partie haute est avec du jeu pour limiter les frottements et surtout ne pas être géné par les dilatations.
Par contre, la partie fine de la culasse chaude pour moi doit aller plus bas et couvrir toute la zone de passage du piston.

Vous en pensez quoi ?
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Re: [WIP]Stirling Dish

Messagepar Zozo » Sam 20 Avr 2013 12:25

salut Steeve

je pense que la partie haute est avec du jeu pour limiter les frottements et surtout ne pas être géné par les dilatations.


C'est plus que du jeu c'est carrément un espace conséquent si toutefois tu parles bien du déplaceur http://www.moteurstirling.com/comment.p ... _deplaceur

Cordialement
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Re: [WIP]Stirling Dish

Messagepar Steeve Osteen » Sam 20 Avr 2013 21:23

Non le but n'est pas de faire un déplaceur mais de créer une zone morte de gaz en partie basse du piston qui permettra d'isoler partiellement la partie basse du piston. il ne manquera plus qu'une zone de refroidissement en bas pour empêcher les joints de cramer.. 80°C sera pour moi un température max.
je vais réfléchir un peu à cela demain après midi.
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Re: [WIP]Stirling Dish

Messagepar Zozo » Dim 21 Avr 2013 11:24

Bonjour steeve

Je crois que nous ne nous sommes pas bien compris.

je comprend ce que tu dis pour la protection du joint du bas et pour cela il y a la solution de la paille de fer ou assimilé qui créé justement ce tampon thermique


cela me parait logique après réflexion par contre je doute sur le fait que le piston soit guidé sur toute sa longueur, je pense que la partie haute est avec du jeu pour limiter les frottements et surtout ne pas être géné par les dilatations.


c'est pour ça que je parle de déplaceur car le déplaceur ne touche pas les parois

Cordialement
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Re: [WIP]Stirling Dish

Messagepar Steeve Osteen » Dim 21 Avr 2013 17:10

oui mais le déplaceur a une fonction spécifique.
Dans mon cas c'est simplement une extension de la partie haute du piston.

Concernant la paille de fer elle est utilisée pour faire les régénérateurs et pas pour isoler. La partie haute est celle qui aura la fonction de piston (récupérer le travail du gaz), la partie basse ne servira que d'étanchéité. Cette partie aura un refroidissement liquide pour empêcher une montée en température au dela des 120°C avec objectif à 80°C ce sera mieux pour la longévité de l'huile et des segments.
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Re: [WIP]Stirling Dish

Messagepar Steeve Osteen » Ven 14 Juin 2013 15:58

une petite mise à jour de l'avancée.
Pour être franc, j'ai pas beaucoup bossé dessus maisd j'ai par contre essayer de réfléchir à comment j'allais faire pour protéger les pistons et le bas moteur de la chaleur, et voici une image de ma réflexion.

Image


La partie haute du piston sera en tôle avec des ventelles soudées par points qui assureront une légère compartimentation des zone afin d'améliorer l'isolation thermique.
Image

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Re: [WIP]Stirling Dish

Messagepar Zozo » Ven 13 Sep 2013 13:19

Bonjour

Où en est-tu ?

Nous sommes impatients de voir la suite.

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Re: [WIP]Stirling Dish

Messagepar gt22 » Ven 13 Sep 2013 13:44

Zozo a écrit:Bonjour

Où en est-tu ?

Nous sommes impatients de voir la suite.

Cordialement


+1 :lol:
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