Hot air engines: study of a STIRLING engine and of an ERICSSON engine
Moteurs thermiques à apport de chaleur externe: étude d'un moteur STIRLING et d'un moteur ERICSSON
Résumé
In the current energy context, we attend the development of technologies of production of "clean" energy. Thus, news prospects like thermodynamic solar energy conversion or waste energy conversion are offered to research on "renewable energies". Within this framework, we are interested in hot air engines: Stirling and Ericsson engines.
First of all, this thesis concerns the study of a small Stirling engine on which we measured the fluid instantaneous temperature and pressure in various points. The original results obtained are compared to results from two different analyses. We conclude that these models are not suitable to explain the experimental results.
Then, we study a micro-cogeneration system based on an Ericsson engine coupled with a system of natural gas combustion. An Ericsson engine is a reciprocating engine working on a JOULE cycle. The objective of this plant is to produce 11 kW of electric output as well as useful heat. In order to design this system, we carried out energetic, exergetic and exergo-economic studies.
First of all, this thesis concerns the study of a small Stirling engine on which we measured the fluid instantaneous temperature and pressure in various points. The original results obtained are compared to results from two different analyses. We conclude that these models are not suitable to explain the experimental results.
Then, we study a micro-cogeneration system based on an Ericsson engine coupled with a system of natural gas combustion. An Ericsson engine is a reciprocating engine working on a JOULE cycle. The objective of this plant is to produce 11 kW of electric output as well as useful heat. In order to design this system, we carried out energetic, exergetic and exergo-economic studies.
Dans le contexte énergétique actuel, nous assistons au développement de technologies de production d'énergie « propre ». Ainsi, de nouvelles perspectives comme la conversion thermodynamique de l'énergie solaire ou la valorisation des déchets sont offertes à la recherche sur les « énergies renouvelables ». Dans ce cadre, nous nous intéressons aux moteurs thermiques à apport de chaleur externe : les moteurs Stirling et Ericsson.
Cette thèse porte tout d'abord sur l'étude d'un petit moteur Stirling sur lequel nous avons mesuré la température instantanée et la pression instantanée en différents points. Les résultats tout à fait originaux obtenus ont été confrontés aux résultats issus de deux analyses différentes. Nous avons conclu à l'inadéquation de ces modèles.
Ensuite, nous avons étudié un système de micro-cogénération basé sur un moteur Ericsson couple à un système de combustion de gaz naturel. Un moteur Ericsson est une machine alternative fonctionnant selon un cycle thermodynamique de JOULE. L'objectif de ce système est de produire 11 kW de puissance électrique ainsi que de la chaleur utile. Dans le but de dimensionner ce système, nous avons réalisé des études énergétique, exergétique et exergo-économique de cet ensemble.
Cette thèse porte tout d'abord sur l'étude d'un petit moteur Stirling sur lequel nous avons mesuré la température instantanée et la pression instantanée en différents points. Les résultats tout à fait originaux obtenus ont été confrontés aux résultats issus de deux analyses différentes. Nous avons conclu à l'inadéquation de ces modèles.
Ensuite, nous avons étudié un système de micro-cogénération basé sur un moteur Ericsson couple à un système de combustion de gaz naturel. Un moteur Ericsson est une machine alternative fonctionnant selon un cycle thermodynamique de JOULE. L'objectif de ce système est de produire 11 kW de puissance électrique ainsi que de la chaleur utile. Dans le but de dimensionner ce système, nous avons réalisé des études énergétique, exergétique et exergo-économique de cet ensemble.
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