Quel est le cycle de Stirling?

Le cycle de Stirling est un type de cycle thermodynamique régénératif capable d'utiliser un liquide de travail autonome et un composant d'échange de chaleur interne, pour convertir la chaleur en mouvement mécanique ou dans l'autre sens.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 conceptions de moteurs différentes utilisent le cycle de Stirling, dont la plupart contiennent un ou deux cylindres.Quelle que soit la conception spécifique, un moteur qui utilise ce cycle passe par les quatre étapes de la compression, l'ajout de chaleur, d'expansion et l'élimination de la chaleur.

Il existe un certain nombre de moteurs de combustion externes différents, chacun utilisé un type de cycle thermodynamique différent.Les moteurs à vapeur fonctionnent sous les principes du cycle Rankine, qui utilise un liquide de travail, comme l'eau, dans les états liquides et gazeux.Des liquides supplémentaires doivent être ajoutés de temps à autre, réduisant l'efficacité de ces systèmes.Le cycle de Stirling, qui a été initialement inventé en 1816 comme rival pour le cycle de Rankine, utilise un liquide de travail qui est scellé dans le système.Dans la plupart des cas, le liquide de travail utilisé dans les moteurs de Stirling est l'air.

L'idée de base derrière le cycle de Stirling tourne autour du chauffage et du refroidissement ultérieur, d'un seul volume de liquide de travail.Cela provoque l'expansion thermique et la contraction du liquide, qui peuvent être utilisées pour effectuer des travaux mécaniques.Dans la plupart des cas, cela est accompli en attachant des pistons à un volant.À mesure que le liquide dans le système se dilate et se contracte, les pistons sont conduits de haut en bas, ce qui fait tourner le volant.Le cycle de Stirling est appelé cycle régénératif en raison du fait que le liquide est auto-contenu, et le même volume de liquide est utilisé à la fois dans la chambre de compression et la chambre d'expansion.

L'utilisation du cycle de Stirling n'est pas limitée aux moteurs, puisque le processus est également réversible.Cela signifie qu'il est possible qu'un appareil qui utilise ce cycle agisse comme une pompe à chaleur si une alimentation mécanique est fournie.Dans ce cas, une puissance mécanique externe est utilisée pour conduire les pistons, qui pompent le liquide de travail entre la chambre d'expansion et la chambre de compression.Selon la configuration d'un appareil, ce renversement du cycle peut être utilisé dans une pompe à chaleur, un dispositif de réfrigération ou toute autre application qui nécessite le transfert d'énergie thermique.