Moteur Kenderv : Différence entre versions
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== Nouvelle génération de moteurs pneumatiques à énergie basses températures == | == Nouvelle génération de moteurs pneumatiques à énergie basses températures == | ||
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| − | et l'équation résultant du principe de Carnot | + | avec<br /> |
| − | Qe=W+Qs | + | Qe énergie interne du gaz à l'entrée du moteur<br /> |
| − | avec | + | W travail effectué par le moteur<br /> |
| − | Qe énergie interne du gaz à l'entrée du moteur | ||
| − | W travail effectué par le moteur | ||
Qs énergie interne du gaz à la sortie du moteur | Qs énergie interne du gaz à la sortie du moteur | ||
| − | + | === Principe de fonctionnement === | |
| − | + | À l'entrée du moteur, le gaz utilisé est à haute pression et à température ambiante<br /> | |
| − | + | Qe = pe.Ve<br /> | |
| − | + | à la sortie du moteur, le gaz est à pression beaucoup plus faible<br /> | |
| − | Qe = pe | + | Qs = ps.Vs<br /> |
| − | à la sortie du moteur, le gaz est à pression beaucoup plus faible | + | travail effectué par le moteur<br /> |
| − | Qs = ps . Vs | ||
| − | travail effectué par le moteur | ||
W = (pe.Ve) - (ps.Vs) | W = (pe.Ve) - (ps.Vs) | ||
| − | + | À la sortie du moteur une tuyère conduit le gaz dans un accélérateur qui l'aspire et le propulse dans un réchauffeur<br /> | |
| − | Wa travail absorbé par l'accélérateur | + | Wa travail absorbé par l'accélérateur<br /> |
| − | k coefficient de compression | + | k coefficient de compression<br /> |
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| − | Wa = k . Qs | + | Wa = k.Qs |
| − | L'énergie interne du gaz (Qa), à la sortie de l'accélérateur, est de | + | L'[[énergie]] interne du gaz (Qa), à la sortie de l'accélérateur, est de<br /> |
| − | Qa = k . Qs | + | Qa = k.Qs<br /> |
| − | Entre l'accélérateur et le moteur le réchauffeur ramène le gaz à son état initial en lui fournissant une énergie thermique Qr | + | Entre l'accélérateur et le moteur le réchauffeur ramène le gaz à son état initial en lui fournissant une énergie [[thermique]] Qr<br /> |
| − | Qr = Qe - Qa | + | Qr = Qe-Qa |
| − | Des | + | Des [[outil]]s [[mathématique]]s nous permettent de faire les observations suivantes :<br /> |
| − | Cycle transitoire au démarrage | + | Cycle transitoire au démarrage<br /> |
| − | ps = pe | + | ps = pe<br /> |
| − | En actionnant l'accélérateur | + | En actionnant l'accélérateur<br /> |
| − | W=Qe - Qs | + | W=Qe - Qs<br /> |
| − | ps' = ps / k | + | ps' = ps / k<br /> |
ps' . Vs = (ps . Vs) / k | ps' . Vs = (ps . Vs) / k | ||
| + | |||
On observe , en actionnant l'accélérateur , que l'énergie interne du gaz en sortie est de plus en plus faible, ce qui augmente de plus en plus le travail effectué par le moteur et que le travail absorbé par l'accélérateur est de plus en plus faible. | On observe , en actionnant l'accélérateur , que l'énergie interne du gaz en sortie est de plus en plus faible, ce qui augmente de plus en plus le travail effectué par le moteur et que le travail absorbé par l'accélérateur est de plus en plus faible. | ||
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Les outils mathématiques nous permettent de prédire que dans le cas d'un gaz parfait la température du gaz à l'entrée de l'accélérateur serait de 0°K | Les outils mathématiques nous permettent de prédire que dans le cas d'un gaz parfait la température du gaz à l'entrée de l'accélérateur serait de 0°K | ||
soit : W = Qe | soit : W = Qe | ||
Le gaz parfait n'existe pas puisque tout les ' éléments ' à l'état gazeux passent à l'état liquide et à l'état solide dans des conditions température-pression qui leurs sont propre | Le gaz parfait n'existe pas puisque tout les ' éléments ' à l'état gazeux passent à l'état liquide et à l'état solide dans des conditions température-pression qui leurs sont propre | ||
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Ces mêmes outils mathématiques nous permettent d'établir le tableau suivant | Ces mêmes outils mathématiques nous permettent d'établir le tableau suivant | ||
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| − | Wu : travail mécanique utilisable | + | Wu : travail mécanique utilisable<br /> |
| − | Wu = W - Wa | + | Wu = W - Wa<br /> |
Ts température à la sortie du moteur | Ts température à la sortie du moteur | ||
| − | Mais des gaz, comme l'hydrogène et l'hélium, se comportent pratiquement comme des gaz parfaits puisqu'ils ont une température de fusion et de liquéfaction très faible. | + | Mais des gaz, comme l'[[hydrogène]] et l'[[hélium]], se comportent pratiquement comme des gaz parfaits puisqu'ils ont une température de fusion et de liquéfaction très faible. |
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== Conclusion == | == Conclusion == | ||
| + | Ces moteurs 'thermiques' fonctionnent à basse température et notre [[air]] ambiant (ou l'[[eau]] pour ce qui est immergé) est suffisant pour les faire fonctionner. | ||
| − | + | La production de températures très basses permet d'envisager l'utilisation des matériaux supraconducteurs non conventionnels pour la [[production]] d'[[électricité]]. | |
| − | La production de températures très basses permet d'envisager l'utilisation des matériaux supraconducteurs non conventionnels pour la production d'électricité. | ||
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| − | == | + | == Voir aussi == |
| + | === Liens internes === | ||
| + | * [[Moteur Stirling]] | ||
| + | * [[Moteur Pantone]] | ||
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| + | * [[Moteur à air comprimé]] | ||
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Version actuelle en date du 15 février 2011 à 15:53
Un moteur qui ne consomme pas d’énergie fossile, qui ne pollue pas et qui permet de faire avancer une voiture ou d’alimenter le groupe électrogène d’une maison pour presque rien...
Tout le monde en rêve. Jean Cousin l’a fait.
Après vingt ans de calculs et d’essais, cet ingénieur électronicien, aujourd’hui retraité à Auray, vient de breveter un procédé. Reste à trouver des partenaires pour passer à la phase d’industrialisation.
Sommaire
Premier principe de la thermodynamique[modifier]
Énoncé général[modifier]
Le bilan Thermodynamique des échanges entre un système et le milieu extérieur a la même valeur pour toutes les transformations qui conduisent du même état initial au même état final soit :
si un système passe de l'état A à l'état B, après avoir échangé avec le milieu extérieur un travail W et une quantité de chaleur Q le bilan thermodynamique W+Q est constant qu'elles que soient les transformations intermédiaires du système.
Principe de Carnot ou Second principe de la thermodynamique[modifier]
Énoncé[modifier]
Un moteur thermique ne peut fonctionner qu'avec au moins deux sources de chaleur, une source chaude et une source froide: l'agent de transformation de la chaleur en travail reçoit de la chaleur de la source chaude et cède de la chaleur à la source froide.
chaleur fournie par la source chaude Q1
chaleur cédée à la source à la source froide Q2
travail effectué par la machine W
Compte tenu du premier prince de la thermodynamique on a : Q1 = W + Q2
Étude qualitative de la thermodynamique[modifier]
Remarques[modifier]
Le principe de Carnot a été établi à partir de l'étude des moteurs à vapeur
Ces deux principes reposent sur l'équation d'état des gaz parfaits :
Q = (p . V) / T = constante
avec
Q = p . V = n . R . T
avec
Q énergie interne ou potentielle d'un gaz en joules (J)
p pression de ce gaz en pascals ( Pa)
V volume de ce gaz en mètres cubes
T température de ce gaz en degrés kelvin (°K)
n nombre de moles de gaz
R constante quantifiée par mole et qui s'exprime en joules par degrés kelvins
R = 8,317 J / °K
Analyse du fonctionnement des moteurs thermiques[modifier]
Principe :
- une chaudière (source chaude) produit de la vapeur d'eau à haute pression
- un condenseur (source froide) liquéfie cette vapeur ce qui réduit très fortement sa pression
- une turbine ou un piston est placé entre ces deux sources
Cet élément : 'moteur' fonctionne comme tous les moteurs pneumatiques tel que les vérins pneumatiques, et les moteurs à turbine utilisés dans les outillages pneumatiques, dans des articulations de manipulateurs de robots, etc.
Tous ces moteurs fonctionnent avec un gaz dont la pression est supérieure à l'entrée du moteur par rapport à la pression du gaz en sortie du moteur.
Analysons les entrées et sorties de ces moteurs 'pneumatiques[modifier]
entrées
cas de la machine à vapeur
le gaz est de la vapeur d'eau mise sous forte pression dans une chaudière
cas des moteurs pneumatiques classiques
le gaz est généralement de l'air comprimé mis sous pression par un compresseur
cas des moteurs thermiques à combustion interne
le gaz est un mélange de carburant et de comburant mis sous pression par sa combustion
sorties
cas de la machine à vapeur
le gaz est aspiré par la liquéfaction de la vapeur par un condenseur
cas des moteurs pneumatiques classiques
le gaz est aspiré par l'atmosphère
cas des moteurs à combustion interne
le gaz est aspiré par l'atmosphère
N.B : Tous ces moteurs ' pneumatiques ' fonctionnent avec le seul principe qu'ils nécessitent une pression de gaz à l'entrée supérieure à celle de leur sortie.
Nouvelle génération de moteurs pneumatiques à énergie basses températures[modifier]
Le concept de cette nouvelle génération est basée sur l'équation d'état des gaz parfaits
Q=p.V=n.R.T
et l'équation résultant du principe de Carnot
Qe=W+Qs
avec
Qe énergie interne du gaz à l'entrée du moteur
W travail effectué par le moteur
Qs énergie interne du gaz à la sortie du moteur
Principe de fonctionnement[modifier]
À l'entrée du moteur, le gaz utilisé est à haute pression et à température ambiante
Qe = pe.Ve
à la sortie du moteur, le gaz est à pression beaucoup plus faible
Qs = ps.Vs
travail effectué par le moteur
W = (pe.Ve) - (ps.Vs)
À la sortie du moteur une tuyère conduit le gaz dans un accélérateur qui l'aspire et le propulse dans un réchauffeur
Wa travail absorbé par l'accélérateur
k coefficient de compression
avec :
Wa = k.Qs
L'énergie interne du gaz (Qa), à la sortie de l'accélérateur, est de
Qa = k.Qs
Entre l'accélérateur et le moteur le réchauffeur ramène le gaz à son état initial en lui fournissant une énergie thermique Qr
Qr = Qe-Qa
Des outils mathématiques nous permettent de faire les observations suivantes :
Cycle transitoire au démarrage
ps = pe
En actionnant l'accélérateur
W=Qe - Qs
ps' = ps / k
ps' . Vs = (ps . Vs) / k
On observe , en actionnant l'accélérateur , que l'énergie interne du gaz en sortie est de plus en plus faible, ce qui augmente de plus en plus le travail effectué par le moteur et que le travail absorbé par l'accélérateur est de plus en plus faible.
Les outils mathématiques nous permettent de prédire que dans le cas d'un gaz parfait la température du gaz à l'entrée de l'accélérateur serait de 0°K soit : W = Qe
Le gaz parfait n'existe pas puisque tout les ' éléments ' à l'état gazeux passent à l'état liquide et à l'état solide dans des conditions température-pression qui leurs sont propre
Ces mêmes outils mathématiques nous permettent d'établir le tableau suivant
Wu Ts
40% 160°K -113°C
60% 112°K -161°C
80% 53°K -220°C
avec :
Wu : travail mécanique utilisable
Wu = W - Wa
Ts température à la sortie du moteur
Mais des gaz, comme l'hydrogène et l'hélium, se comportent pratiquement comme des gaz parfaits puisqu'ils ont une température de fusion et de liquéfaction très faible.
Conclusion[modifier]
Ces moteurs 'thermiques' fonctionnent à basse température et notre air ambiant (ou l'eau pour ce qui est immergé) est suffisant pour les faire fonctionner.
La production de températures très basses permet d'envisager l'utilisation des matériaux supraconducteurs non conventionnels pour la production d'électricité.
Voir aussi[modifier]
Liens internes[modifier]
Liens externes[modifier]
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