Les cycles et machines de Stirling (moteurs ou récepteurs) sont connus et exploités depuis très longtemps de diverses manières. Pourtant, toutes les machines de Stirling actuelles rencontrent les difficultés techniques suivantes, nuisibles pour leurs rendement ou efficacité :

-    Non respect du diagramme (P,V) : principalement parce que les cinématiques utilisées ne parviennent pas à réaliser les phases isothermes et surtout isochores.

-    Les parties chaudes et froides de la machine sont souvent dans le même bloc-moteur, ce qui engendre, malgré des précautions d’isolation, des transferts thermiques hautement indésirables car ils vont directement de la source chaude vers la source froide sans faire travailler le fluide caloporteur.

-    Les régénérateurs, lorsqu’ils sont présents, sont encombrants, coûteux, et souvent thermiquement inefficients : inertie des échanges de chaleur avec le gaz, fuites thermiques vers l’extérieur. Ils engendrent aussi des pertes par laminage de fluide.

-    Le fluide est souvent en mouvement alterné, parfois bloqué par des soupapes (variante Ericsson) : pourtant un écoulement unidirectionnel sans soupapes est préférable pour limiter les pertes par laminage de fluide et éviter d’actionner des accessoires.

-    Le mouvement généré, est en général une translation alternée ; il faut alors recourir à des cinématiques entraînant des vibrations ou pertes mécaniques pour avoir une rotation continue couplée à une génératrice électrique de bon rendement.

Lorsqu’ils se cumulent, tous ces problèmes techniques diminuent considérablement le rendement ou l’efficacité de la machine qui deviennent très inférieurs à ceux de Carnot.


 

2.      Lutter contre les pertes thermiques

3.  Avoir un régénérateur simple et efficace

4.      Faire circuler le fluide de manière unidirectionnelle

5.      Avoir directement un mouvement rotatif sans vibrations

6.      Utiliser des matériaux et solutions industrielles déjà éprouvés

7.  Être facile à maintenir et recycler

Cahier des charges des machines spéciales de Stirling

 

Fonction n°	Critères	Niveaux	Flexibilité	Commentaire
1. Respecter le diagramme (P,V)	Suivre une isotherme froide, une isochore Vmin, une isotherme chaude et une isochore Vmax	Ecart = 5%	Au moins	Ce point est crucial pour augmenter l'énergie produite en même temps que le rendement thermodynamique de la machine de Stirling.
2. Lutter contre les pertes thermiques	Isoler les parties chaudes et froides Isoler les parties chaudes de l'extérieur	/	/	Il s'agit d'empêcher la conduction directe de chaleur du chaud vers le froid et de bloquer les pertes radiatives et conductoconvectives du régénérateur.
3. Avoir un régénérateur simple et efficace	Ne pas utiliser de grilles	/	/	Elles sont à l'origine de pertes de charges par laminage et leur inertie thermique est néfaste.
	Le rendement de régénération RGN	RGN = 90%	Au moins	C'est la seule manière de tendre vers la limite ultime de Carnot (étude thermique en Français)
4. Faire circuler le fluide de manière unidirectionnelle	De préférence avec un écoulement continu	/	/	Cela limite les pertes de charges, supprime le recours à des soupapes et favorise les échanges thermiques.
5. Avoir un mouvement directement rotatif sans vibrations	Utiliser une cinématique directement rotative	équilibrage mutuel entre plusieurs machines	Pas plus de 4 machines PRATL	Nécessaire pour la connexion de génératirces de bon rendement et le montage sur des paraboles solaires.
6. Utiliser des matériaux et solutions industrielles déjà éprouvés	acier, alu, matériel usuel Machine ayant déjà tourné	/	/	De manière à tirer parti du savoir-faire déjà acquis.
7. Être facile à maintenir et recycler	Echanges stantards des composants, recyclages usuels dans les filières de récupération des métaux	/	/	Cela permet des coûts d'exploitation plus réduits et des pannes moins fréquentes. Cela évite les coûteuses et polluantes extractions à partir de minerai.

            

Présentation

Cycle de Stirling

Etat de l'art actuel

Cahier des charges

La réponse SPRATL

Détails techniques

Etude thermique du régénérateur

Moteurs & Pompes

Concept MPRBC

Concept POGDC

Machines spéciales de STIRLING

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