Une nouvelle machine thermique

[edada]

J’y réfléchis, dans l’immédiat je suis le nez dans le guidon. Depuis peut-être 18 ans que j’y pense, tout s’est débloqué cette fin d’été avec les progrès de l’IA ; j’avais essayé il y a trois ans je n’avais alors pas réussi à faire comprendre mon idée à cette machine.

Maintenant je vais enrichir les exemples livrés avec le solveur. En premier je travaille à modéliser un petit moteur fonctionnant à l’air entre 25°C et 285°C, avec l’optique (la longue-vue) d’en faire un premier prototype, je vais en profiter pour tester plusieurs géométries d’échangeurs. Ensuite je vais tester avec hélium puis hydrogène comme gaz de travail, ça nous dira si on peut en faire plus qu’un jouet ou un frigo low-tech !

Si j’arrive là avant la fin de l’année, c’est bien. J’ai repris les 39h hebdo et mon ThinkPad a 15 ans.


Il reste deux étapes théoriques importantes :

Faire valider l’étude par un scientifique. Mais vraiment je trouve que cette étude sent très mauvais l’IA, je crois bien qu’il y a des parties inutiles, il faudrait réécrire cela de manière plus humaine, plus brève.

Une simulation CFD. Pas certain que ce soit utile avant le premier prototype.


Et ce premier prototype, à moins de trouver un investisseur, je pense pouvoir le réaliser quand je serais à la retraite. Le projet est libre, ma meilleure chance est de susciter l’intérêt de personnes qui auraient les moyens de le réaliser.

[Obamot]

Note que, y'a les "températures de travail", ok...
Mais rien sur "comment" EFFECTIVEMENT est produit ce froid?

[edada]

Je décris le cycle récepteur – frigorifique sur la page d’accueil :
https://dada-engine.org/Main_Page/fr#Cycle_r%C3%A9cepteur_(pompe_%C3%A0_chaleur,_r%C3%A9frig%C3%A9rateur)

Le mouvement des pistons effectue sur le gaz successivement :

• compression,
• transfert à travers l’échangeur thermique chaud,
• détente,
• transfert à travers l’échangeur thermique froid

de manière à approcher un cycle de Joule/Brayton.

La température du gaz augmente lors de la compression, jusqu’à 70°C, il est alors transféré à travers l’échangeur chaud (25°C) en maintenant au mieux sa pression. De la chaleur sort du système.
Après la détente, la température du gaz baisse jusqu’à -45°C, il passe alors dans l’échangeur froid (-15°C) en maintenant au mieux sa pression. Il y reçoit de la chaleur. Dit autrement, on a produit du froid.

[Obamot]

Je suis tombé sur ça sur Ebay (c'est pas mon domaine ), ça pourrait peut-être t'intéresser :
https://www.ebay.com/itm/277891608065?_ ... frigerator

Autrement y'a ces liens:

- NIST (officiel) :
https://www.nist.gov/publications/analy ... frigerator

- PDF complet :
https://archive.org/details/analysisofbrayto366muhl

- PDF direct (scan) :
https://scispace.com/pdf/analysis-of-th ... b43dz4.pdf

Cours d'ingénieur Bell-Coleman / Brayton inversé
- NPTEL (IIT Madras) :
https://archive.nptel.ac.in/content/sto ... _Cycle.pdf

Revue scientifique moderne (2023)
- Institut International du Froid :
https://iifiir.org/en/fridoc/a-review-o ... ors-147798

- Version française :
https://iifiir.org/fr/fridoc/passage-en ... rse-147798

- Résumé alternatif :
https://colab.ws/articles/10.1016/j.ijr ... 023.02.016

Applications industrielles actuelles du Brayton inversé
- Air Liquide Turbo-Brayton (brochure technique PDF) :
https://engineering-technologies.airliq ... .23-sd.pdf

- Article Air Liquide :
https://www.airliquide.com/fr/histoires ... ir-liquide

Vue d'ensemble Bell-Coleman / Reverse Brayton
- Nuclear Power :
https://www.nuclear-power.com/nuclear-e ... ion-cycle/

- Thermal Engineering :
https://www.thermal-engineering.org/wha ... efinition/

[izentrop]

La température du gaz augmente lors de la compression, jusqu’à 70°C, il est alors transféré à travers l’échangeur chaud (25°C) en maintenant au mieux sa pression

pourquoi s'embêter à réinventer la roue. La machine à glaçons est optimisée depuis longtemps.

Je demande juste, comment on peut recréer de l'énergie mécanique avec si peu d'écart de température, autre prétention du dispositif.

[Obamot]

Très bien pour le cours Môssieur l'prof...

Maintenant, ce qui m'intéresse, c'est de savoir ce qu'Edada apporte de spécifique qui change la donne (et qui le distingue du modèle connu).

[edada]

pourquoi s'embêter à réinventer la roue. La machine à glaçons est optimisée depuis longtemps.

Je ne dirais pas que je m’embête, j’ai plutôt l’impression de me réaliser en menant des recherches sur ce qui était au départ juste une intuition. Je ne sais pas encore si ça en vaut vraiment la peine en tant que nouvelle machine, si elle sera utile ou non, mais pour satisfaire ma curiosité il m’est nécessaire d’en passer par là. Et ce n’est pas une invention aussi simple que la roue, le moteur à chaleur externe n’a que deux siècles d’existence, et pour l’instant il n’occupe que des secteurs de niche. Si la simplicité de ma machine en permet de plus larges usages ce sera bénéfique pour la transition énergétique.

La machine à glaçons utilise un gaz à très fort effet de serre, ou inflammable (isobutane) ou nocif (ammoniac). Si ma machine atteint un rendement équivalent avec de l’hélium ce sera déjà un avantage. Et pour la version à air je lui espère un bel avenir low-tech ; les machines frigorifiques actuelles ne permettent pas un entraînement mécanique direct et la gestion du gaz n’est pas aisée en cas de réparation.

comment on peut recréer de l'énergie mécanique avec si peu d'écart de température, autre prétention du dispositif.

C’est une spécificité des moteurs à chaleur externe en cycle fermé, voir l’exemple du Stirling LTD qui peut se contenter de la chaleur de la main. J’ai simulé différentes températures sur un modèle de moteur équipé d’échangeurs irréalistes, et j’ai trouvé le meilleur rendement sur cet écart de 260°, en prenant 25°C comme température froide.

Il y a aussi une question de limitations techniques, dans ma machine les cylindres et pistons doivent peu conduire la chaleur, les métaux semblent exclus, en limitant la température maximale on conserve une plus grande possibilité de matériaux. Et avec cette température limitée on peut prévoir d’amener la chaleur via un circuit d’huile.

Maintenant, ce qui m'intéresse, c'est de savoir ce qu'Edada apporte de spécifique qui change la donne (et qui le distingue du modèle connu).

Et bien, à ma connaissance, c’est juste inédit ? Et en ce sens, ça vaut la peine d’être étudié !

[izentrop]

. La machine à glaçons utilise un gaz à très fort effet de serre, ou inflammable (isobutane) ou nocif (ammoniac). Si ma machine atteint un rendement équivalent avec de l’hélium ce sera déjà un avantage.

Avec un point d'ébullition à -268,9 °C, l'hélium n'est utilisable qu'en cryogénie .

voir l’exemple du Stirling LTD qui peut se contenter de la chaleur de la main

. Avec une puissance très faible, on est loin des 150 W.

[edada]

. La machine à glaçons utilise un gaz à très fort effet de serre, ou inflammable (isobutane) ou nocif (ammoniac). Si ma machine atteint un rendement équivalent avec de l’hélium ce sera déjà un avantage.

Avec un point d'ébullition à -268,9 °C, l'hélium n'est utilisable qu'en cryogénie .

Il n’y a pas de changement de phase ici !

voir l’exemple du Stirling LTD qui peut se contenter de la chaleur de la main

Avec une puissance très faible, on est loin des 150 W.

C’est une question d’échelle, un Stirling LTD gros comme une maison sur la main de King Kong, ça doit bien pouvoir fournir 150 W ? Mais on ne parle pas d’un Stirling ici. Et les 150 W c’était pas sur la main, ça rentre via un pédalier.

[izentrop]

on ne parle pas d’un Stirling ici.

C'est le principe.
Pompe a chaleur avec COP de 4 au mieux, suivi d'un stirling au rendement de 20 % sur le rendement Carnot.
Dans le meilleur des cas, on retrouve la puissance mécanique d'entrée en sortie, pour un dispositif cher et compliqué.