mise
à jour le 20/01/2017 |
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page créée en mai 2004 |
version
3.6
en
cours de test, alimenté par deux résistances de 2W |
Modifications par rapport à la version 3.5
- l'épaisseur du déplaceur a été ramenée par abrasion à environ 7 mm, sa course à 4 mm, et la hauteur du cylindre à 12 mm (le but recherché étant de diminuer autant que possible la vitesse linéaire du déplaceur et donc l'énergie pour le mouvoir)
- afin de profiter au maximum du volume restant et de pouvoir aller pratiquement au contact des deux plateaux, l'axe de la bielle est maintenant réglable. Une petite pièce en alu coulisse à la surface du CD, permettant un réglage à 1/10 ou 2/10 près - en cas d'erreur, la bielle élastique évite de forcer sur certains éléments (et un petit coup de pince permet d'ajuster sa longueur...)
- tous les axes de rotations sont équipés de roulements à billes miniatures à faible frottement (Ø int 1,5 , Ø ext 4 ou 5 mm). En fait, je crois que j'ai réalisé cette modification essentiellement pour me faire plaisir... Avec des pièces légères comme celles employées ici, les roulements n'apportent pas de gain sensible. En dessous de 10 gf de charge radiale, et avec des axes en corde à piano de Ø 0,8 mm, les paliers lisses sont plus avantageux. Le seul endroit où ce soit vraiment intéressant, c'est pour le pallier situé près du centre du CD qui supporte une charge d'une vingtaine de grammes. Aux faibles températures, et aux vitesses de rotation atteintes, les autres paliers sont soit aux alentours de 10 gf (côté piston moteur), soit en dessous.
- le trou de décompression est à présent surmonté d'un embout permettant de relier le moteur à un manomètre à eau ou à un capteur de pression. Cet aménagement favorise grandement la mise au point en permettant, entre autres, de vérifier l'étanchéité du moteur et de mesurer son taux de compression : dans le cas présent, la diminution de la hauteur du cylindre a fait passer le taux de compression de 1,004 à 1,006 (1)
L'ensemble de ces modifications a permis d'abaisser sensiblement le seuil de fonctionnement du moteur, puisqu'il tourne à présent à 40 t/min avec une différence de température de 3°C seulement, et à 120 t/min pour une différence de 6°C - poussé dans ses derniers retranchements (2,5°C), le moteur accepte de descendre jusqu'à 24 t/min, mais fonctionnant alors à la limite de ses possibilités, il s'arrête au bout de quelques minutes - pour fixer les idées, un écart de 3°C peut être obtenu en soutenant le moteur du bout des doigts, et 6°C en le posant à plat sur la main
Mais il est plus pratique d'utiliser des résistances électriques pour faire varier la température et c'est ce qui a été fait pour établir les relevés ci-contre :
- dans cette plage d'utilisation restreinte, la vitesse de rotation apparaît comme étant liée d'une façon sensiblement linéaire à la différence de température entre les deux plateaux.
- si l'on prolonge la courbe de régression, on voit qu'elle coupe l'axe des X entre 1°C et 2°C. Au niveau d'évolution actuel, il semble difficile de faire fonctionner ce moteur sous le seuil symbolique de 1°C...
- je me suis amusé à remplacer l' air par différents gaz que j'avais sous la main : d'abord par ce que je pense être du ballonium , un mélange d'hélium et d'azote utilisé pour gonfler les ballons de baudruche et qui, pour un gradient de température donné, améliore la vitesse de rotation de 40 %. Ensuite, ce que j'appelle du butane (en fait, là aussi, un mélange de 60 % de butane et de 40 % de propane), qui au contraire fait chuter les performances d'environ 20 %. Et enfin, du gaz provenant d'une bombe dépoussiérante de marque hama , dont je ne connais pas la composition, et qui est le moins performant de tous puisqu'il divise la vitesse de rotation du moteur par deux .
Ces essais rapides confirment, s'il en était besoin, qu'il est préférable d'utiliser un gaz dont la masse moléculaire est faible - en supposant que le ballonium contienne 75 % d'hélium et 25 % d'azote, la masse moléculaire moyenne du mélange doit se situer autour de 10 (contre 29 pour l'air) - le mélange butane/propane se situe probablement vers 55 - enfin, compte tenu de ses performances médiocres, le gaz mystérieux utilisé dans la bombe dépoussiérante pourrait avoir une masse moléculaire de l'ordre de 100 à 150 : un bon candidat serait le tetrafluoroéthane (C2H2F4), avec une masse moléculaire de 102 g/mole.
Voici une application inattendue de ces petits moteurs qui peuvent donc servir, une fois étalonnés, à estimer grossièrement la masse moléculaire d'un gaz inconnu...
Évaluation
du rendement, tracé du diagramme (p,V)
(la
méthode employée est la même que celle décrite
à la fin de la page du Blue
LTD Stirling)
Conditions de mesure : plateau supérieur chauffé par deux résistances électriques totalisant une puissance de 4,8 W - différence de température de 6°C (36°C - 30°C) entre les deux plateaux - vitesse de rotation 127 t/min
Vidéo montrant une méthode différente pour relever le diagramme (p,V)
le capteur de déplacement est constitué ici
de deux éléments : un aimant mobile solidaire de la bielle
moteur et un capteur fixe à effet
Hall
le signal issu de ce capteur ne peut pas être exploité directement
et doit être traité par un amplificateur à réponse
logarithmique
le moteur est équipé de la
soupape de décharge
des
modèles 1.1 , 1.2 ,
3.5, 3.7, Otona
no Kagaku - Sciences & Vie
qui fait baisser la pression interne et améliore le fonctionnement
de la membrane
vous trouverez dans ce clip un comparatif des
performances
avec, ou sans, la soupape en question...
bien que ce système soit
plus simple en apparence, il nécessite de régler correctement
la linéarité du
signal de déplacement
plus d'infos à la fin des FAQ
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(1) au cours du cycle, la pression interne varie de + 3 gf/cm2 à - 3 gf/cm2 par rapport à la pression atmosphérique, soit une amplitude de 6 gf/cm2 : le taux de compression peut donc être considéré comme étant de 1,006