Moteur stirling
MACHINE DE STIRLING
But du TP : étudier une machine thermique (moteur ou récepteur) basée sur le cycle de Stirling; un TP utilisant une interface, permet une étude approfondie du fonctionnement de la machine, en application des principes de la Thermodynamique : 2 premiers principes, cycle réversible, isochores et isothermes, rendement, conversion de chaleur.
La maquette, réalisée par Elwe-Leybold, permet l'étude expérimentale de cette machine de Stirling.
Le TP permet d'étudier le récepteur thermique (réfrigérateur ou pompe à chaleur) en première partie et le moteur thermique en deuxième partie; cette machine est donc "réversible".
I. Récepteur thermique
1) Cycle de Stirling (théorique)
Principe du Cycle :
Le principe est de comprimer un fluide pour qu'il s'échauffe.
La particularité du cycle théorique de Stirling est d'avoir dans le cycle à quatre étapes, deux étapes à volume constant et deux étapes à température constante.
Les 4 temps : • 1er temps : échauffement isochore de l’état 1 à l’état 4. • 2ème temps : compression isotherme (Tchaude) de l’état 4 à l’état 3. • 3ème temps : refroidissement isochore de l’état 3 à l’état 2. • 4ème temps : détente isotherme (Tfroide) de l’état 2 à l’état 1.
Diagramme PV du Cycle idéal :
2) Schéma du dispositif expérimental
Un petit moteur électrique relié au volant apporte le travail nécessaire au récepteur thermique.
1 Bac, pour l’alcool à brûler (inutilisé au I)
2 Raccord pour la mesure de la pression
3 Piston de travail (ou piston moteur)
4 Tige filetée (reliée au piston de travail)
5 Volant
6 petit moteur électrique
7 Point de mesure 2 de la température (réservoir)
8 Piston de refoulement
9 Point de mesure 1 de la température
Matériel non représenté : 1 générateur
3) Principe de fonctionnement
La particularité pratique de la machine de Stirling est d'utiliser un piston de refoulement ("déplaceur") en plus du piston