Quels sont les différents types de moteurs Stirling : alpha, bêta ?

Le moteur Stirling est souvent utilisé dans le domaine de régulation industrielle et militaire. Il sert à refroidir les systèmes et constitue une source d’énergie. Étant un moteur à combustible externe, il existe en général trois différents types : Alpha, Bêta et Gamma. Ces différents types de moteurs fonctionnent différemment et n’ont pas les mêmes caractéristiques. Pour cette raison, il est primordial de connaître les caractéristiques de chaque moteur et leur mode de fonctionnement.

Un moteur Stirling de type Alpha

Le moteur Stirling de type Alpha est un moteur composé de deux pistons (un piston « chaud » et un piston « froid »), de puissance séparée. En effet, avec une haute température le piston chaud est situé près de l’échangeur, tandis que le piston froid est situé près du point d’échange de température la plus basse.

Le moteur de type Alpha dispose d’un ratio puissance-volume très élevé. Mais ce dernier est fréquemment confronté à des problèmes techniques liés aux températures qui sont trop élevées.

Un moteur Stirling de type Beta

Le moteur Stirling de type Beta est composé d’un seul cylindre, et aussi de deux pistons. Un piston déplaceur étanche ou non, et d’un piston moteur étanche. Lors du changement de volume du gaz, ces deux pistons effectuent un mouvement commun en déplaçant le volume du gaz de la partie chaude à la partie froide, et vice-versa.

En effet, le gaz qui est transféré de la partie froide vers la partie chaude est détendu en restant dans la zone de la source chaude, puis transférée par la suite vers la zone froide et se refroidisse. Il faut souligner que pour ce type de moteur, il est impossible d’utiliser un régénérateur à cause de sa conception. Le principe de fonction de ce moteur est identique à celui d’un moteur Alpha.

Un moteur Stirling de type Gamma

Ce type de moteur quant à lui est composé de deux cylindres. C’est un mélange entre le moteur Alpha et le moteur Bêta. Il est aussi composé d’un piston de puissance et d’un piston déplaceur. Le piston déplaceur à lui seul occupe la zone froide et la zone chaude. Son rôle est d’envoyer à chaque fois le gaz vers la zone opposée.

Le gaz envoyé subit des variations de température qui provoquent des variations de pression et met en marche le piston moteur. Le piston moteur bouge peu quand le volume global du gaz est minimal et le déplaceur effectue une longue course. Le piston moteur récupère l’énergie motrice après avoir effectué plus de 70 % de sa course. Ensuite, après le refroidissement du gaz, le déplaceur reste en partie supérieure et le piston moteur à lui seul effectue la majorité de sa course, comprime le gaz pour fournir de l’énergie mécanique.

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Les possibilités de rendement d’un moteur gamma sont limitées parce que ne pouvant pas atteindre des rapports de compression élevés.

Il existe alors trois types de moteurs Stirling, qui ont chacun leurs caractéristiques et leur mode de fonctionnement.

Sources