Quel est le cycle de Stirling?
Le cycle de Stirling est un type de cycle thermodynamique régénératif capable d’utiliser un fluide de travail autonome et un composant interne d’échange de chaleur pour convertir la chaleur en mouvement mécanique ou l’inverse. Cela rend le cycle de Stirling utile dans les moteurs, les pompes à chaleur, la réfrigération et de nombreuses autres applications. Un certain nombre de modèles de moteurs différents utilisent le cycle Stirling, dont la plupart contiennent un ou deux cylindres. Quelle que soit la conception spécifique, un moteur utilisant ce cycle exécute les quatre étapes suivantes: compression, apport de chaleur, détente et élimination de la chaleur.
Il existe un certain nombre de moteurs à combustion externe différents, chacun utilisant un type de cycle thermodynamique différent. Les moteurs à vapeur fonctionnent selon les principes du cycle de Rankine, qui utilise un fluide de travail, tel que l'eau, à la fois sous forme liquide et sous forme gazeuse. Des fluides supplémentaires doivent être ajoutés de temps en temps, réduisant l'efficacité de ces systèmes. Le cycle de Stirling, qui a été inventé en 1816 pour concurrencer le cycle de Rankine, utilise un fluide de travail scellé dans le système. Dans la plupart des cas, le fluide de travail utilisé dans les moteurs Stirling est l’air.
L'idée de base du cycle de Stirling concerne le chauffage, puis le refroidissement, d'un seul volume de fluide de travail. Cela provoque la dilatation thermique et la contraction du fluide, ce qui peut être utilisé pour effectuer des travaux mécaniques. Dans la plupart des cas, cela se fait en attachant des pistons à un volant. À mesure que le fluide contenu dans le système se dilate et se contracte, les pistons sont entraînés de haut en bas, ce qui provoque la rotation du volant. Le cycle de Stirling est appelé cycle de régénération en raison du fait que le fluide est autonome et que le même volume de fluide est utilisé à la fois dans la chambre de compression et dans la chambre de détente.
L'utilisation du cycle de Stirling ne se limite pas aux moteurs, car le processus est également réversible. Cela signifie qu'il est possible qu'un appareil utilisant ce cycle agisse comme une pompe à chaleur si une alimentation mécanique est fournie. Dans ce cas, une puissance mécanique externe est utilisée pour entraîner les pistons, qui pompent le fluide de travail entre la chambre de détente et la chambre de compression. Selon la configuration de l'appareil, cette inversion du cycle peut être utilisée dans une pompe à chaleur, un appareil de réfrigération ou toute autre application nécessitant le transfert d'énergie calorifique.