mise à jour
le 03/09/12
Moteur Stirling à eau
 

version 3.5

 

Modifications et ajouts par rapport à la version 3.4 :

plan échelle 1

- pour diminuer la composante horizontale transmise par la bielle, et par conséquent les forces de frottements, le coulisseau fixé au déplaceur a été raccourci de 11 mm (et la bielle rallongée d'autant).

- du coté froid, la plaque supérieure est recouverte d'une pièce de tissu humide (blanc) dont une partie en forme de mèche trempe dans un gobelet d'eau. Par capillarité, l'eau monte dans la mèche et diffuse dans le tissu sur l'ensemble de la surface - lors des premiers essais, j'utilisais une feuille de mousse (noire) visible sur les images de droite.

- du coté chaud, un support servant d'échangeur de chaleur avec l'air ambiant, constitué de six radiateurs pour transistors de puissance, d'une plaque d'aluminium ep 0,8 mm, et de 4 pieds en plastique.

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Donc, après avoir visité ces pages, Dominique Saussereau (1) m’a aimablement informé que l'on pouvait faire un rapprochement entre les tables psychrométriques et le faible gradient de température de certains moteurs Stirling - vous avez peut-être, comme moi, oublié à quoi pouvaient ressembler ces tables et quelle était leur utilité : voilà un exemple

À quoi servent donc ces tables ? En deux mots, elles permettent, par comparaison de deux thermomètres dont l’un est mouillé et l'autre sec, de mesurer le taux d’humidité de l’air. Ce qu’il y a d’intéressant dans ces tables, c’est qu'elles sont réversibles. L’on s’aperçoit alors que sous certaines conditions, la différence de température entre les deux thermomètres dépasse nettement le niveau nécessaire au fonctionnement d'un moteur Stirling et qu'il est donc possible d'utiliser l'évaporation de l'eau, à température ambiante, pour le faire fonctionner !

En fait, cela n'a rien de révolutionnaire puisque, comme chacun sait, l'eau en s'évaporant produit du froid. Ce phénomène naturel a d'ailleurs été utilisé pour concevoir un jouet bien connu de nos parents et de nos grands-parents. Il s'agit de l'"oiseau plongeur", appelé aussi "oiseau pic-pic", ou encore en anglais "drinking bird" (ci-contre - en vente chez Edmund Scientifics).

Placé à proximité d’un récipient, il se balance d’avant en arrière, aussi longtemps que son bec continue à atteindre l’eau.

Comment ça marche ? Vous trouverez une explication complète dans cette page. Pour résumer, il utilise le froid produit sur son bec par l'évaporation de l'eau pour aspirer, comme avec une paille, le liquide qu'il a dans le ventre et déplacer ainsi son centre de gravité.

Donc, si ce jouet fonctionne, il est concevable qu'un moteur Stirling puisse tourner lui aussi à partir de la même source d’énergie, c'est à dire de l'eau...;o). Non, soyons sérieux, il ne tourne qu'en prélevant une petite partie du flux thermique généré par l'évaporation de l'eau...

En fait, j'avais déjà essayé, il y a quelques mois, avec le modèle solaire 3.4, mais je m'étais heurté à son gradient de température trop élevé. Bêtement, pensant qu'il n'était pas assez sensible, je n'avais pas insisté davantage.

Mais aujourd'hui l'examen des tables psychrométriques montrent au contraire que c'est faisable si l'on respecte certaines conditions d’humidité et de température - ci-contre >>>

Ces conditions n'ont rien d'exceptionnelles, et correspondent sensiblement à celles que l'on trouve en été dans nos régions : température supérieure à 21°C, taux d'humidité relative inférieur à 40%, légère brise de l'ordre de 0,5 m/s.

Cette mi-avril nous offrant justement un avant-goût de l’été, journées ensoleillées et températures frôlant les 26°C, j'en ai profité pour effectuer quelques tests à l'extérieur. Placé à l'ombre, dans des conditions de vent presque nul, le moteur a bien voulu atteindre 60 t/min au milieu de l'après-midi et continuer à tourner jusqu'à la nuit. Lorsqu'il s'est arrêté, le taux d'humidité était remonté à un peu plus de 40% et la température était légèrement inférieure à 19°C.

Il est probable que les modèles du commerce, de conception plus mécanique (mais aussi bien plus coûteux...;o), soient capables de fonctionner dans une pièce à température ambiante, sans que l'on ait besoin de les ventiler - la ventilation ne sert qu'à évacuer la couche d'air superficielle saturée d'humidité, et on pourrait très bien imaginer qu'un ventilateur, entraîné par le volant moteur, remplace la brise printanière...

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Prochaine étape : le bricolage d'un Stirling ayant un rendement amélioré d'un facteur 3 ou 4, c'est à dire pouvant fonctionner avec un gradient de température de l'ordre du degré - ce qui n'est pas si simple...

à noter que le Dr Senft a réalisé un tel moteur il y a 13 ans ! - ce n'est pas très clair dans le commentaire (du moins pour moi...), mais il semblerait que le seuil de fonctionnement de son moteur ne soit que d'un demi degré Celsius, soit, comme il le précise par la suite, inférieur à un degré Fahrenheit - une consolation : ça prouve au moins que c'est possible...

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.. un premier pas dans cette direction... ;o)

Après quelques modifications (voir version 3.6), j'ai pu noter une amélioration sensible des performances, en particulier du coté du seuil de fonctionnement et de la vitesse de rotation. Par exemple le 22/06/03, on était pas loin des 100 t/min ! C'est vrai que ce jour-là les conditions climatiques étaient particulièrement favorables au fonctionnement des "moteurs à eau" : 31 °C à l'ombre, taux d'humidité de 25% (ci-contre)

voir aussi le moteur à eau générateur de courant (version 3.7)

 

 

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(1) Dominique Saussereau a créé sur Yahoo! un groupe de discussion consacré au développement de ce type de moteur - si vous avez des questions, des remarques, des suggestions, que vous soyez francophones ou anglophones, vous êtes tous les bienvenus !

 

 
Bonne réalisation...