La servo-pompa

A proposito del movimento indipendente dello spostatore, argomento collegato col post precedente, quando con gli amici si speculava sulle varie configurazioni dello Stirling, si era arrivati alla conclusione che nella configurazione gamma, il vero direttore dell'orchestra era appunto lo spostatore.

Si pensava appunto ad un enorme pignattone piatto, galleggiante su una superficie d'acqua, esposto ai raggi solari, in Africa ovviamente.
Dal bel mezzo della parte superiore del pignattone usciva l'asta dello spostatore che un negretto alzava e abbassava con poca fatica.
Abbiamo fatto il calcolo che con la semplice forza di un bambino, si potevano sollevare notevoli quantità d'acqua.

Quando il negretto era stanco, se ne andava a pescare e nel pignattone non succedeva nulla di preoccupante.

L'abbiamo ridendo chiamata "la servo-pompa del negretto".

Ragazzi, cerco di fare chiarezza a fin di bene.
Il volume morto non ha nessun effetto termico. Il suo effetto è appunto quello di un volume. Avete presente il serbatoio del gas del circuito oleodinamico? Stessa roba. Smorza le oscillazioni di pressione. Quando sposto un certo volume di gas, tipicamente il volume spazzato dal displacer, dallo spazio freddo a quello caldo la sua pressione aumenta. Ma aumenta meno del dovuto se il volume dell'involucro è maggiore del volume spazzato. Maggiore l'incidenza percentuale maggiore la riduzione della pressione massima. Con la pressione perdo anche il relativo lavoro.
In un gamma tipo ringbom non è il displacer che conduce il gioco. In realtà è il contrario. Esso reagisce alla pressione che grazie alle differenze di superficie delle sue facce lo muove in su ed in giù. Ma la pressione viene generata dal movimento del pistone di potenza e dal calore. Quindi il displacer s imuove in fase con il pistoen di potenza e la sua velocità di spostamento dipende dalle temperature max e min.
Per la servo pompa del negretto: Ottima, ma perchè mettere un negretto quando si può disegnare una pompa stirling che gira da sola?

ma perchè mettere un negretto quando si può disegnare una pompa stirling che gira da sola ?

...era un gioco per far capire il concetto...

Mi dimenticavo di segnalare che il negretto doveva portare le scarpe...

Per non scottarsi i piedi? Sarà per questo che non si è diffusa?
Comunque non era così peregrina come idea. Un stirling che viaggia da solo in molti posti non saprebbero manuntenerlo. Il negretto invece si cambia facilmente alla bisogna.
Scherzo anch'io ovviamente.

No, no, costava troppo di scarpe...

Grafica

Penso che i concetti a volte o molto spesso possano essere meglio spiegati con un disegno.
Mi trovo abbastanza bene usando il programma DRAW di OpenOffice.Org e poi con un copia/incolla mi trasferisco su Paint, cancello le linee in più e riempio col colore le aree che interessano.

Vengo al concetto di spazio morto, come è stato interpretato da Stranamore.
Premetto che ha ragione dal punto di vista pratico, anche se non è proprio così in linea teorica.

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1254563223

Guardando il grafico a Sx:
F1 è la pressione massima dello Stirling a camera inespandibile (riscaldamento isocoro)
F2 è la pressione massima con espansione isoterma ridotta in poco spazio.
F3 è la pressione massima con espansione in spazio maggiore.

Essendo il lavoro dato dal prodotto della forza per lo spazio, graficamente viene espresso dall'area.
In F1 non c'è lavoro, perchè lo spazio di espansione è nullo.
Aumentando lo spazio, cala la pressione ma il lavoro resta invariato, l'area è la stessa, quindi in teoria non c'è perdita di efficienza energetica, anzi.

Ma se teniamo conto degli attriti del convertitore energetico (turbina, dinamo, induzione, piezo...) che tramuta l'energia (grafico a Dx), possiamo notare come l'efficienza energetica cala maggiormente aumentando lo spazio di espansione della forza, perchè la fascia grigia è maggiore, più lunga nella situazione F3 rispetto a F2.
Passando da F1 (E=0) a F3 attraverso gradi intermedi, tenendo conto della sottrazione degli attriti, abbiamo un incremento dapprima lieve poi via via sempre maggiore dell'area oltre la grigia che poi però, per valori di spazi di espansione ancora maggiori, cala fino a raggiungere la zona grigia o a non superarla: lo Stirling gira senza rendere e poi nemmeno gira più.

Conclusione finale importantissima:
Per ogni Stirling esiste uno spazio di espansione ideale che rende massima l'efficienza rapportata agli attriti del convertitore energetico.
In pratica conoscendo le dimensioni dello Stirling e gli attriti del convertitore energetico, si può con una formula matematica, calcolare quale deve essere lo spazio di espansione ideale, in pratica il raggio del collo della biella del pistone di forza.

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1254564054

Faremo il relativo foglio di calcolo...
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La pressione, la Forza ed infine il Lavoro

Ciao Rampa. Credimi apprezzo molto il tuo gran darti da fare ed anche la buona volontà per fare i calcoli.
Però i calcoli servono quando si è inquadrato bene il problema dal punto di vista fisico. Per inquadrarti il ragionamento ti faccio due ragionamenti volutamente portati al limite (pratica sempre utile per capire la fisica):
1) Volume morto zero. Vale la legge termodinamica della isocora. Infatti il volume di gas spostato dal displacer è tutto e solo il volume che c'è. Se raddoppio la temperatura nel passaggio mi raddoppia la pressione.
2) Volume morto infinito. Bè non proprio, diciamo che il volume spostato dal displacer è un millesimo del volume totale del recipiente. Ora avremo che un millesimo della massa di gas totale si sposta dal lato freddo al lato caldo e raddoppia di temperatura. Ma non essendo il totale della massa e non essendo quindi contenuta tra pareti rigide essa aumentrà di volume specifico espandendosi. Ti lascio fare, perchè ho visto che te la cavi bene, i calcoli dell'aumento di pressione del volume totale a seguito del riscaldamento di un suo millesimo. Senza neanche fare i conti so che sarà pressochè nullo.
Ma perchè a te viene che il lavoro è sempre uguale? Secondo me per un frainteso.
Della pressione abbiamo parlato. La pressione moltiplicata la superficie del pistone di potenza (e solo quella) darà la forza agente. La forza per lo spostamento del pistone di potenza (e solo quello) ci darà il lavoro raccolto. Sembra semplice ma non lo è. La pressione non è costante ma evolve secondo un legge che, in barba al ciclo stirling teorico, in realtà è una politropica vicina all'adiabatica. Quindi il lavoro raccolto sarà, suddivisa la corsa del pistone in tratti elementari, la somma dei prodotti delle pressioni medie sul tratto elementare per il tratto di riferimento.
A questo punto ogni matematico od ingegnere che si rispetti avrà riconosciuto una operazione di integrazione (un altro passaggio al limite) della curva della pressione rispetto allo spostamento del pistone.
Questa operazione non potrà mai dare quel risultato che tu hai graficato. Secondo me tu hai fatto il prodotto della pressione massima per il volume di riferimento della scatola del motore.
Ma come spiegato sopra non è quello il fenomeno fisico di riferimento. il P x Dv va riferito come spiegato sopra al volume spazzato dal pistone di potenza, mentre il volume che genera l'oscillazione di pressione è quello spazzato dal displacer.
Spero di aver spiegato in maniera esauriente l'effetto del volume morto.
Aggiungo che per esigenze costruttive imprenscindibili, tra cui quella che il motore deve avere degli scambiatori, il volume morto dei moderni stirling si assesta tra il 40% ed il 50%. E non ci sono speranze di farlo scendere ulteriormente.
La mancanza di valvole (leggi organi di isolamento) fa si che gli scambiatori, rigeneratore compreso, siano volumi morti del motore. Ma siccome se al motore tolgo gli scambiatori ed il rigeneratore praticamente diventa un pezzo di ferro che non scambia calore e quindi neanche lavoro ecco che non si potrà mai scendere sotto certe percentuali.

Estrazione calore

Ma perchè a te viene che il lavoro è sempre uguale? Secondo me per un frainteso.


Non può essere diversamente, il lavoro deve risultare sempre uguale.
Se dallo Stirling sottraggo lo stesso calore, (e questo avviene sia con un volume di espansione di 1 litro come per 1000 litri, anzi per quest' ultimo la sottrazione di calore è maggiore ancora...) questo lavoro non può essere diverso nelle due situazioni, anche se è inutilizzabile per i 1000 lt.
Il recupero di questo lavoro è solo questione di efficienza della macchina che converte la pressione (si alzerebbe e si abbasserebbe l'altezza dell' area grigia del disegno precedentemente postato).
Ammettiamo per esempio di usare un sensore pressorio che riesca a misurare un milionesimo o anche meno di variazione di pressione (sappiamo che ogni sensore nel suo piccolo è pur sempre un motore efficientissimo che tramuta un'energia in un'altra), se nei 1000 lt ci metto un milione di sensori di pressione, ottengo il recupero del lavoro svolto dallo Stirling con volume di espansione di 1000 lt.

Sono ragionamenti spinti all'estremo.

Comunque rimane valido il concetto che per ogni Stirling rapportato all' efficienza del convertitore finale, esiste un volume di espansione che sottrae calore in modo ottimale.

Disegni, non grafici

Quelli postati erano disegni, non grafici.
Disegni fatti per far capire meglio il concetto.

Magari riuscissi ad avere i grafici che sono disegni derivati da formule matematiche ! Ma non è detto che non ci si riesca... !!!

Scusate se intervengo ma questa è grossa, posso contraddirti con un semplice ragionamento: se il volume aumenta dell'uno per cento, come inizi tu con il tuo ragionamento partendo da variazione di volume zero, il lavoro non potrà mai essere grande come con una variazione di volume del 40 per cento perchè raffreddando sottrai molto più calore, calore che non può essere trasformato in lavoro! all'altro estremo con una variazione del 1000 per cento con una tale espansione il gas si raffredda al di sotto della temperatura minima del ciclo e il lavoro diventa negativo! Di conseguenza il lavoro varia perchè varia il rendimento del ciclo.
Nel tuo ragionamento dimentichi che il rendimento del motore stirling dipende anche dal rapporto di compressione (se non mi ricordo male). Ciao SE-POL.

Lavoro

"se il volume aumenta dell'uno per cento, come inizi tu con il tuo ragionamento partendo da variazione di volume zero, il lavoro non potrà mai essere grande come con una variazione di volume del 40 per cento"

Se leggi bene quanto ho scritto, vedi che io non ho affermato quanto tu dici, anzi mi proponevo di calcolare lo spazio ottimale di movimento del pistone in grado di rendere massima l'utilizzazione dell'energia termica.

Scrivevo nel post n° 37
"Passando da F1 (E=0) a F3 attraverso gradi intermedi, tenendo conto della sottrazione degli attriti, abbiamo un incremento dapprima lieve poi via via sempre maggiore dell'area oltre la grigia che poi però, per valori di spazi di espansione ancora maggiori, cala fino a raggiungere la zona grigia o a non superarla: lo Stirling gira senza rendere e poi nemmeno gira più."


Rispiego il passaggio concettuale

A spazio zero, il lavoro è zero, infatti L=F*S , S=0 quindi L=0
Ma perchè questo ? Perchè, anche intuitivamente, aumentando la pressione del gas in un camera chiusa non c'è sottrazione di calore al sistema. E' come se il calore "tornasse indietro".

Se permetto al pistone di potenza di muoversi di poco, il lavoro sarà poco, perchè in questo caso la sottrazione di calore al sistema sarà poco ma non nullo come nel caso precedente. Infatti solo una piccola parte di calore "non tornerà indietro", quella che si è trasformata in energia cinetica.

Se il pistone di potenza si muove un po' di più, il lavoro sarà un po' di più perchè sarà permessa una sottrazione di calore lievemente ma decisamente maggiore che nel caso precedente.

Aumentando via via lo spazio di espansione del pistone, il lavoro aumenta perchè aumenta la possibilità di sottrazione del calore da parte del sistema.
Sempre meno infatti sarà il calore che "tornerà indietro".

Per uno spazio infinito, la sottrazione del calore sarà al massimo consentito, il lavoro (leggi area) sarà al massimo, ma poiché purtroppo inevitabilmente cala anche la pressione, questa può raggiungere un valore così basso da non poter essere utilizzata dal motore/trasduttore che utilizza la pressione generata dallo Stirling.

Questo concetto viene evidenziato dal disegno 2 del post precedente.
Se vedi, l'area compresa nella prima curva (esprime il Lavoro per uno spazio ridottissimo) è di molto inferiore dell'area compresa nelle curve che si sviluppano a dx. Appunto perchè scarso è il calore che viene sottratto/utilizzato dal sistema.
Per uno spazio di estensione maggiore si arriva che l'area della curva che deborda dalla zona grigia (lavoro utilizzabile) dopo aver raggiunto un massimo (quello che voglio cercare di calcolare) cala sempre più fino ad essere completamente compreso nella zona grigia. Lo Stirling si ferma, gli attriti per farlo girare sono maggiori della forza erogata dalla camera di Stirling...

Nell'esposizione del concetto, del resto ben chiaro nella mia mente, forse avevo saltato alcuni passaggi che davo per scontati... me ne scuso !

Rampa, la tua disquisizione ha un errore di fondo.
Lo avevo scritto ma forse non evidenziato.
La variazione di volume che da origine alla estrazione di lavoro è quella dovuta al movimento del PISTONE DI POTENZA. Infatti per definizione serve una parete mobile per raccogliere lavoro.
Il volume di fluido che invece viene spostato dallo spazio freddo a quello caldo e che quindi viene riscaldato è quello spazzato dal DISPLACER.
Possiamo definire volume morto tutto quel volume che, con pistone di potenza al punto morto superiore, eccede il volume spazzato dal dispalcer.
Niente a che vedere con la raccolta del lavoro. Vale quanto ho detto prima. Siccome riscaldo solo una parte del fluido che invece è più esteso raggiungerò pressioni massime inferiori. Tutta inferiore sarà la curva di discesa adiabatica della pressione mentre il pistone di potenza espande il gas. E quindi a parità di volume spazzato dal pistone, essendo il lavoro = P x dV, sarà inferiore il lavoro raccolto.
La sottrazione di lavoro è una cosa, quella di calore un'altra. Infatti la loro somma sarà sempre uguale, ma la loro somma. Vuol dire che a maggior volume morto sarà maggiore la quota parte estratta come calore dallo scambiatore freddo e minore la parte estratta come lavoro meccanico dal lavoro delle pressioni.
Spero adesso di essermi spiegato meglio.

Volume morto... tumulato !

La mia disquisizione parlava solo ed esclusivamente del pistone di potenza, che in questo trhead verte sull'argomento oleodinamico.
Di spazi morti e di rigeneratori al momento non mi interessava più di tanto, li davo per scontati nelle loro dinamiche. Ne accennavo nel post n° 16 come elementi correttivi, disturbatori del calcolo ideale.
Cercavo solo di dire che nel rapporto tra motore di Stirling e convertitore finale, c'è un ben preciso volume di espansione del pistone di potenza che rende ottimale lo sfruttamento, l'estrazione e l'utilizzazione della differenza termica. Al di sotto di questo volume di espansione, l'estrazione del calore nella camera di Stirling non è ottimale, al di sopra di questo valore gli attriti del convertitore finale rendono meno efficiente l'utilizzazione del lavoro espresso dalla macchina di Stirling.
Tutto qui.
Per capire meglio, vedere il disegno seguente.

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1254837081

Per meglio capire lo spazio morto, vorrei definirlo come "la quantità di gas compreso nella camera di Stirling che non risente delle variazioni termiche, ma che subisce le variazioni pressorie dell'altro gas, ammortizzandone la variazione di volume/pressione ma restituendole poi nella fase successiva del ciclo".
Così definito lo spazio morto non ha alcuna azione sull'estrazione vera e propria del calore, ma influisce negativamente sul rapporto tra motore di Stirling e convertitore finale perchè fa calare la pressione in uscita dallo Stirling.

Equazioni dimensionali

Energia e Lavoro, sono la stessa cosa in fisica perchè hanno la stessa equazione dimensionale.

Energia = m * v^2 . . . . . . . . . . .massa * (velocità al quadrato)

diventa E = m*(s^2)*(t^-2)

Lavoro = F * s . . . . . . . . . . . . .forza * lunghezza

Essendo F = m*s/t^2 . . . . . . . massa * lunghezza / secondi al quadrato

diventa L = m*(s^2)*(t^-2) uguale


Altra formula del lavoro, che interessa i gas

Lavoro = P * V . . . . . . . . . . . .Pressione * volume

Essendo P = F/s^2 ed essendo F = m*s/t^2 e V = s^3
la formula diventa:

L = m*(s^2)*(t^-2)

E qui viene il bello... infatti la legge dei gas ideali è

P*V = k*M*T

Notiamo che P*V è un lavoro, quindi anche il secondo termine dell'equazione è un lavoro e la sua composizione è uguale sputata alla formula dell' Energia (E = m*v^2).
Assimilando la mole del gas (M) uguale alla massa (m), ne deriva che dal punto di vista dimensionale la temperatura (T) sarebbe un quadrato della velocità, cioè v^2.

Quindi quando qualcuno chiederà cos'è la Temperatura, potremmo tranquillamente affermare che la temperatura dal punto di vista dimensionale è il quadrato di una velocità, cioè un'accelerazione nello spazio (a*s), quindi il calore (che anche lui un' Energia e quindi un Lavoro) diventa un'accelerazione di particelle nello spazio...

Notevole dal punto di vista teorico, forse inutile praticamente, ...forse...

Rampa sei un grande. Che la temperatura sia un quadrato di velocità non lo avevo mai sentito. Mai sentito parlare di sistema MKS delle unità di misura? La K la in mezzo sta per Kelvin unità fondamentale di misura della temperatura. Fondamentale perchè da questa si derivano altre unità, ma anche perchè non è possible derivarla da nessuna altra.
Permettimi di farti notare che P x V non è un lavoro. P x dV (differenziale del volume) è un lavoro. E nell'equazione di stato dei gas la M (massa molare) non è assimilabile alla massa in termini dimensionali...
Comunque lasciamo perdere la disquisizione. E' sterile. Manteniamo il topic sull'oleodinamico.
Perchè non prendi in considerazione una configurazione tipo Martini ma con azionamento oleodinamico?
Attacchi alla turbina, con opportuno riduttore, un pistoncino idraulico azionato a biella manovella di volume tale da muovere la quantità d'olio necessaria allo spostamento del displacer e questo farà muovere su e giù lo stesso senza bisogno di valvole. La frequenza inoltre si autoadatterà alla velocità di rotazione della turbina seguendo le quantità di calore immesse.
Che ne pensi?

Ti ringrazio, caro Stranamore per il "Grande".

Che io sappia, nella mia profonda grande ignoranza, mi pare di ricordare che la "k" sia la costante di Boltzmann.
Viene introdotta nella formula dei gas ideali per poter utilizzare una forma alternativa per la legge che contenga il numero di molecole di gas piuttosto che il numero di moli (tratto da Wikipedia).

La T è implicitamente per convenzione espressa sempre in gradi Kelvin e non ha bisogno di correttivi.

La V è sempre intesa deltaV, come pure la P è sempre intesa come deltaP, altrimenti non c'è lavoro. Rispetto allo zero poi, qualsiasi valore è un delta...
Comunque nelle equazioni dimensionali (spero che si sappia in genere di cosa si parla) scrivere la legge universale dei gas con delta o senza delta, non cambia nulla.

La M andava scritta in effetti N, che indica il numero di molecole, ma ho preferito usare M per rendere più intuitivo il ragionamento, ma la sostanza non cambia.

Questo è l'unico "errore" che mi si può imputare, per modo di dire... vedi un po' tu... !!!

MKS, poi diventato MKSA è la sigla internazionale che indica il nostro sistema di unità di misura. La K li in mezzo è proprio il Kelvin. Infatti l'acronimo sta per Metro, Kelvin, Secondo e Ampere. Queste sono le unità di misura base del nostro sistema. LA costante di bolzman come dice il nome è una costante non una unità di misura.
Però per favore finiamo qui la polemica. Non è costruttiva. Avevo scritto non per criticare ma per farti notare quello che mi sembrava un errore fondamentale de ltuo ragionamento che poteva potenzialmente portarti a sbagliare il dimensionamento del motore. Altra finalità non c'era. Se non siamo d'accordo non casca il mondo. E' sicuramente molto più utile che costruisci il tuo motore, comunque sia dimensionato, e ci relazioni se gira e quanto rende.
Ripeto che continuerò a seguire i tuoi si spera progressi ed a fare proposte se le riterrò utili. Ma sulla termodinamica finiamola li.
Dimmi piuttosto cosa pensi della mia proposta della configurazione Martini con azionamento oleodinamico senza valvole.
Mi è venuta di getto e non ci ho fatto nessun approfondimento. Però a sensazione potrebbe risolvere il problema della frequenza fissa della valvola anche senza nessun sistema di controllo.
Infatti la trovata di Martini, ancorchè azionata elettricamente, era autoregolante e quella era la sua forza.

malinteso

Scusa Stranamore, ma io credevo che la K di cui mi parlavi fosse quella contenuta nella formula che esprime la legge dei gas:

P*V = k*M*T

Questa k è effettivamente la costante di Boltzmann, mentre tu ti riferivi alla K di Kelvin.

Se i passaggi che ho fatto sono corretti e accettabili, sarebbe il massimo dell' ironia che un pincopallino qualunque come me, senza accorgersene più di tanto (avevo pur scritto però: Notevole dal punto di vista teorico, forse inutile praticamente, ...forse...), in questo Forum, divertendosi con quattro formule fisiche, avesse risolto la dimensione della Temperatura Kelvin entro il sistema MKSA.

Stirlin oleodinamico...

La progettazione fa passi da gigante... sarà interessantissimo...

Domani sono assente per aggiorrnamenti ...

Grado Kelvin...

...e così il vecchio grado Kelvin potrebbe non essere più una misura convenzionale basata sul centesimo della temperatura necessaria a portare l'acqua da 0° a 100°, ma potrebbe trovare un suo nuovo dimensionamento utilizzando solo massa tempo e spazio...

D'altronde pensiamo a quello che succede in un termometro comune...

Ma se noi costruiamo un termometro tarato in metri lineari e contenente un chilo di gas idoneo, viene risolto il problema e il Vecchio Kelvin non è più un dimensione convenzionale, sostituito dal Nuovo Kelvin che diventa un' Unità di misura inseribile nel sistema MKSA.

Mi meraviglia che per fare l' Unità di misura della Temperatura non abbiano usato l'equazione della legge dei gas ideali, forse perchè di queste equazioni ce ne sono circa una dozzina...

ASME Press 2001 Pag. 133 .....

Credo possa essere utile alla discussione...

Piano preliminare...

E' mia intenzione pensare alla costruzione di un' unità Stirling OleoDinamico (SOD) di media grandezza (20-50 lt) da usare singolarmente in modo classico, ma che possa anche eventualmente servire di base per impianti multipli collegati tra loro.

E veniamo all'unità singola.

Un SOD può funzionare in due modi,
- o con flusso alternato SOD-A
- o con flusso unidirezionale SOD-D

Per forza di cose la progettazione deve seguire alcune norme:
- la coppa dell'olio deve essere sempre in basso
- la parte calda deve essere il alto e quella fredda in basso
- mi piacerebbe che almeno in una prima fase, il motore fosse completamente o quasi smontabile.

In ogni caso per entrambi il vero problema da risolvere è lo sfasamento del movimento del displacer.
Volendo rimanere nell'ambito della soluzione OD, l'unica che mi permette di aumentare a volontà la pressione del sistema, possiamo trovare due tipi di meccanismi che comandano e sfasano il displacer:
- Valvola meccanica ritardante (VMR)
- Valvola ElettroMeccanica (VEM)

Nelle configurazioni multiple, questa difficoltà sparisce del tutto e si possono non usare queste VMR e VEM trovando quindi soluzioni così eleganti e così semplici che rendono più facile installare tre SOD tra loro che farne uno solo.

Valvola elettromeccanica

Si apre a sensore di pressione positiva e poi negativa.
Mettendo la regolazione del sensore ad una pressione fissa, si nota che aumentando la temperatura del motore, la salita del displacer avviene con maggior anticipo rispetto a quando la pressione dell'olio è al massimo e viceversa nella fase di pressione negativa.
http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1255025550

Questo comporta oltre all'aumento della pressione e del flusso, anche un'accelerazione automatica della dinamica del sistema e pertanto si evitano ancora meglio le paventate situazioni di surriscaldamento.

La Valvola Meccanica Ritardante

E' una valvola meccanica che che si apre con una resistenza predeterminabile per una certa differenza di pressione, ma che una volta aperta non offre nessuna o quasi resistenza...
Questo porta ad un ritardo rispetto all'onda pressoria del SOD.

Anche in questo caso vale il discorso precedente dell'anticipo e della velocizzazione del SOD all'aumento del calore fornito.

SOD-A

Stirling OleoDinamico Alternante.
Di una semplicità unica nello schema.
Prevede solo la valvola del movimento/sfasamento del displacer.
Il liquido esegue un movimento di andata e ritorno e fa muovere una dinamo alternante (parte dx dello schema) da cui escono i due capi della corrente elettrica.

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1255035244

SOD-C

Stirling OleoDinamico a flusso Continuo.
Ricalca il progetto iniziale.
Prevede rispetto al precedente altre due valvole direzionali.

Non lo vedo molto idoneo a funzionare come unità singola, perchè la turbina dovrebbe essere molto, forse troppo piccola.

Verrà molto utile questo modello, nelle soluzioni MultiStirling, di cui posterò in seguito...

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1255035605

Ciao Rampa. Mi sono guardato gli schemi. Diciamo che preferisco il primo per semplicità concettuale. Però non ho capito come il displacer fa a tornare giù. Supponendo che la valvola apra e lo porti su nel tempismo opportuno, che corrisponde però ad una fase di raffreddamento e quindi di discesa della pressione nel circuito, ma poi come torna giù? Se diciamo che riapre sempre con adeguato tempismo per far scendere il pistone però appena il pistone inizia a scendere la pressione del gas sale, dietro essa sale la pressione dell'olio e l'olio spinge il displacer solo in su. Se invece dimensiono l'asta del displacer in modo che la pressione dei gas sia tale da superare la resistenza dell'olio allora non mi serve più la valvola ed il sistema in realtà diventa autoregolante. Ma torniamo al generatore termomeccanico a diaframmi in cui abbiamo semplicemente interposto dell'olio tra le molle a gas.
Volendo tenerti sull'oleodinamico puro dovresti avere il displacer collegato a due pistoni, uno per la salita ed uno per la discesa, comandati da altrettante elettrovalvole. Però a catena questo ti riporta alla necessità di serbatoi olio a pressione più bassa per poter far rifluire l'olio in uscita.
In pratica torni più o meno al tuo primo schema ma con una elettrovalvola in più.

Sfasamento displacer...

E', ma solo apparentemente, la cosa più complicata nel SOD.
Però teoricamente dovrebbe essere risolta, o almeno mi pare di averlo fatto, da quando ho deciso di postare lo schema eliminando il doppio circuito pressorio presente negli schemi precedenti.

Il tutto se non è una pia illusione... in questo aiutatemi se sbaglio...

Per chiarezza espositiva premetto che il disegno postato ieri va leggermente cambiato, e nel displacer va incluso un serbatoio di gas in lieve depressione, ovviamente in comunicazione col pistone.

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1255094957

Il segreto di tutto è nella valvola del displacer.

Ammettiamo per un momento che non ci sia.
La pressione che c'è dentro il Vaso di Stirling (pressione interna) è la stessa che dovrebbe spingere in su il pistone ad olio del displacer (pressione esterna).
Sono uguali e opposte, si annullano e quindi il pistone non si alza... neanche se gli dài il Viagra...

Però abbiamo la valvola elettromeccanica (VEM) con due sensori pressori (UP e DOWN) (pensiamo solo a questa per semplicità, tralasciando quella meccanica a resistenza di cui parleremo in seguito).
Questa VEM si apre al raggiungimento di un determinato DaltaP positivo (DP+) e al raggiungimento di un determinato DeltaP negativo (DP-).

Seguiamo in passi concettuali.

A macchina fredda e ferma, il pistone/displacer che sono un tutt'uno, hanno una pressione bassa e quindi sono posizionati in basso, grazie al peso stesso del pistone/displacer e alla lieve depressione presente dentro al serbatoio di gas del displacer.

La Macchina quindi è in fase calda, anche se ferma perchè fredda.

Riscaldiamo la macchina. Aumenta la pressione e la spinta sull'olio.
La VEM però è chiusa/bloccata e conserva la depressione interna precedente fino a quando il sensore di pressione non la apre facendo affluire l'olio con DP+.
Solo allora il pistone/displacer si alza e porta la macchina in fase fredda.
Quando le pressioni interna ed esterna sono parificate, la VEM si chiude ma sopratutto si blocca conservando la pressione elevata ricevuta poco prima.

In questa fase, la macchina ha assunto la fase fredda perchè il displacer si è posto in alto.
La macchina ovviamente ora si raffredda, compare un DP- nel sistema, ma la VEM è bloccata, e non si apre fino a quando non si raggiunge il DP- prestabilito.
Nel frattempo il displacer resta in alto.
Quando la VEM si apre, la depressione scarica l'olio e il displacer si abbassa facendo assumere alla macchina la configurazione calda.

E il ciclo è completato.

Sfasamento displacer avvenuto in modo semplice ed efficace...

Quindi la VEM lavora in 4 tempi in sequenza,
1 - apre a DP+ prestabilita
2 - chiude a DP=0
3 - apre a DP- prestabilita
4 - chiude a DP=0

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1255094199


CONCLUSIONE IMPORTANTISSIMA

Anche se praticamente crediamo che funzione della VEM sia solo quella di aprirsi e chiudersi, dobbiamo concettualmente pensare che il suo lavoro sia sopratutto quello di conservare le DP accumulate nella fase precedente e quindi di far restare il displacer in posizione opposta alla fase del motore, almeno per un certo tempo.

Da fermo...

Mi piacciono le affermazioni categoriche e le definizioni teoriche... tento sempre di farne perchè mi aiutano a fissare bene in mente i concetti.

Domanda: Quando uno Stirling è autoavviante ?
Risposta: Quando da fermo assume la configurazione della fase calda.

E' chiaro quindi che bisogna sapere con certezza se un SOD è in fase calda da freddo, e quindi non resterebbe altro da fare che mettercelo, perchè andarci a vedere dentro è impossibile...
Laborioso poi sarebbe aprire la VEM, spingere fuori dal pistone l'olio rimasto dentro dall'uso precedente, magari con aria compressa, chiudere la VEM e sfiatare l'aria.

Basterebbe però riscaldare l'aria dentro il displacer invece di usare aria compressa, ovviamente solo dopo aver aperto la VEM, e poi chiudere il tutto.
Una volta raffreddatosi il gas dentro il displacer (essendo già stato espulso l'olio dal pistone), il SOD assume da fermo la posizione della fase calda.

Ma forse, più semplicemente ancora, basta interrompere la corrente della VEM, alla fine dell'uso, quando il displacer è abbassato.
Questo è il grosso vantaggio della VEM rispetto a quella meccanica ritardante (VMR).