annuncio

**spartano** · 09-05-2010, 16:15

Ciao 1973 . Prova a vedere se gli allegati ti aiutano , questo � gi� collaudato e stai certo che funziona , basta copiarlo . Se poi vuoi andare oltre potresti acquistare i due volumi di
James G. Rizzo e ti fai una sana cultura sui vari modellini compresa teoria , pratica , dimensionamento , riscaldamento e raffreddamento nonch� pressurizzazione , biellismi ecc . Costano pochissimo x le informazioni che danno e li trovi in vendita in rete , se vuoi un consiglio meglio su amazon. com , potresti trovarli anche usati e li paghi ancora meno .
Gli allegati sono tratti dal primo volume .
Ciao . Spartano .

File allegati

**1973** · 11-05-2010, 22:06

Grazie spartano,
sei molto molto gentile

**1973** · 12-06-2010, 16:44

Ciao a tutti,
sono nuovamente qui,
la progettazione � andata avanti mentre nel frattempo � iniziata la costruzione di alcuni particolari.
avrei bisogno di un po' di concetti teorici che faccio fatica a reperire sui testi.
l'obietivo � dimensionare un volano adeguato:
il pistone di potenza ha d42.7 mm e corsa 40 mm per un volume di 0.05728 dm^3
la zona di espansione ha d39 mm e L80 mm per un volume di 0.0959556 dm^3
la zona di compressione � preticamente uguale a quella di espanzione
il dislocatore ha d37 mm e L80 mm
questi pezzi sno gi� costruiti e qundi non pi� modificabili,
alcuni mi hanno suggerito che un modellino con queste misure potrebbe sviluppare tra 50 e 60 W ed avere circa 1000 rpm.
voi che ne dite?
come faccio a sapere qual � la pressione che spinge sul pistone?

ho aggiunto uno schizzo di come sta venendo, questa e laparte calda e fredda e dall'altra poi avr� pistone di postenza e stelo dislocatore attaccati al volano.
ciao e grazie molte

File allegati

**1973** · 12-06-2010, 16:53

Coreggetemi se sbaglio, la progettazione deve seguire nell'ordine auesti passi:
Scelta del tipo di motore e caratteristiche dello stesso
Scelta della potenza e dei giri che si vogliono ottenere
Proporzionamento dei volumi in base alle prestazioni desiderate
Dimensionamento delle parti operative

vi prego di correggermi in ogni dettaglio anche in questa "scaletta", io on ho proprio fatto in questo modo ma sulla tesi non posso scrivere che sono partito dalla cilindrata se non � la procedura corretta, voi mi capirete.
grazie
il mio avanzamento � stato:
Scelta del volume di potenza e dimensionamento empirico di pistone e camera, conseguente proporzionamento di parte calda e fredda, ed ora vorrei proporzionare il volano.
grazie ancora

**rampa** · 13-06-2010, 17:42

Dimensionamento volano

Originariamente inviato da 1973 Visualizza il messaggio

...
avrei bisogno di un po' di concetti teorici che faccio fatica a reperire sui testi.
l'obietivo � dimensionare un volano adeguato:
il pistone di potenza ha d42.7 mm e corsa 40 mm per un volume di 0.05728 dm^3
la zona di espansione ha d39 mm e L80 mm per un volume di 0.0959556 dm^3
la zona di compressione � praticamente uguale a quella di espanzione
il dislocatore ha d37 mm e L80 mm
questi pezzi sono gi� costruiti e quindi non pi� modificabili,
alcuni mi hanno suggerito che un modellino con queste misure potrebbe sviluppare tra 50 e 60 W ed avere circa 1000 rpm.
voi che ne dite?
come faccio a sapere qual � la pressione che spinge sul pistone?

ho aggiunto uno schizzo di come sta venendo, questa � la parte calda e fredda e dall'altra poi avr� pistone di postenza e stelo dislocatore attaccati al volano.
ciao e grazie molte

Devi calcolare il volume minimo (Vi) e il volume massimo (Vf) che la macchina assume nelle rispettive fasi fredda e calda, usando la ben nota equazione di stato dei gas ideali.
La differenza tra i due volumi (Vf-Vi) ti d� il volume di spostamento del pistone di potenza e da questo ti calcoli poi facilmente l'escursione del volano.
Le due equazioni, quella calda e quella fredda, messe in sistema tra loro, danno la formula da me postata numerose volte in questo forum:

Vf/Vi = Kf/Ki * Pi/Pf

Ciao e Buon lavoro !

**rampa** · 14-06-2010, 12:00

OPS...

Devo aver capito male il quesito, anche perch� parli di pistone di potenza e non di cilindro di potenza...
I volumi quindi sono gi� fatti; avendo le temperature massima e minima (Kf e Ki) possiamo calcolare la pressione massima e minima (Pf e Pi) e da queste si calcola il lavoro, avendo il volume di espansione pari a 0,05728.

Ad apparecchio freddo,
- il volume minimo � 0,09595 (0,00009595 m3)
- la Pa � 1 atm (101325 Pascal)
- la T� � 27� pari a 300�K

Alla temperatura minima di regime, presumibile a 80� (350�K circa), si avr�:
Pi = 350�K / 300�K = 1,1666 atm
Il gas assume quindi in fase fredda una pressione di 1,16 atm pari a 119225 Pascal, e questa sar� la Pi.

Ipotizzando uno sbalzo termico di 600�C (873�K) si avr�:
Pf = Pi * Kf/Ki * Vi/Vf

Pf = 1,166 * 873/350 * 0.09595/(0.09595+0.05728) = 1,8199 atm

Praticamente si ha un DeltaP di 1,8199-1,166 = 0.6539 atm pari a 66262 pascal che moltiplicato per il DeltaV (0,00005728 m3) d� 3,79 Joule a ciclo, con un calcolo MOLTO MOLTO GROSSOLANO...

**Stranamore** · 14-06-2010, 22:21

La progettazione

Diciamo che la progettazione, nel caso degli stirling, dovrebbe seguire il deguente iter:
Si parte dalla potenza richiesta e dal numero di giri richiesto (fissata normalmente dai giri del generatore elettrico a 1500 0 3000 giri/min a seconda del numero di poli del generatore). L'utilizzo di un generatore in corrente continua libera il motore dal vincolo dei giri ma introduce la necessit� di un inverter che purtroppo non � a rendimento unitario. In un caso o nell'altro si dovr� tenere conto della catena di rendimenti che portano dal ciclo all'energia finale per maggiorare adeguatamente la potenza termodinamica di progetto.
In base alla sorgente disponibile si fissano le temperature estreme del ciclo termodinamico.
Da queste ultime e dalla potenza termodinamica richiesta, per il tramite della formula di Beale o meglio ancora dalla sua versione che tiene conto delle temperature, si scelgono il volume del pistone di potenza e la pressione base del sistema.
Da li in poi � una storia di esperimenti e prove al freno prony per verificare la bont� delle modifiche.
Infatti il numero che viene fuori dalla formula di beale pi� che un valore di progetto � un target da raggiungere con una adeguata progettazione, realizzazione e messa a punto.

**1973** · 15-06-2010, 21:38

Risposta per Rampa

Originariamente inviato da rampa Visualizza il messaggio

Devo aver capito male il quesito, anche perch� parli di pistone di potenza e non di cilindro di potenza...

hai ragione, in effetti � poco chiaro

Note di Moderazione: nll

Non � consentita la citazione inutile e quella di un intero messaggio. Violazione art. 3 del regolamento

Grazie davvero per le preziose indicazioni, sono state determinanti
ho rifatto i conti e ne allego file .xls
nel calcolo dei volumi ho considerato anche quello all'interno del condotto, vero che dovevo?
ho notato che togliendolo dal computo dei volumi il lavoro diminuisce (giustamente), il prob � considerandolo vol morto mi aspettavo un aumento di Joule.
per quanto riguarda le temperature ho tenuto buone le tue e i volumi ora sono precisi, considerato che i pezzi sono gi� stati realizzati ho potuto prenderne le misure precise misurati. comunque alla fine il risultato � molto vicino a quello postato da te.
Grazie ancora e ti prego di correggere eventuali errori.
grazie
Gian

File allegati

Calcoli.xls (19.0 KB, 56 visualizzazioni)

**1973** · 15-06-2010, 21:49

Risposta per Stranamore

Note di Moderazione: nll

Non � consentita la citazione di un intero messaggio. Violazione art. 3 del regolamento

grazie mille, informazioni preziosissime, come gi� detto la costruzione dei pezzi � gi� partita e quindi prover� ad adeguare il tuo iter ai miei dati.
ciao a presto

**rampa** · 16-06-2010, 09:18

Divertimento

Ho voluto simulare matematicamente le 4 fasi del ciclo di Stirling sul piano PV e ne � uscita una correzione della formula teorica.
In pratica risulta evidente che il DeltaP a V1 � maggiore del DeltaP a V2 e quindi il calcolo del lavoro con il piano PV va corretto leggermente.

La simulazione viene fatta come se le 4 fasi fossero indipendenti e staccate tra loro, cosa che non � in realt�.
L'azione del rigeneratore viene dato ad efficienza totale e anche questo non esiste in realta.

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1276676215

.

File allegati

**1973** · 16-06-2010, 20:44

Ciao rampa,
bel lavoro!!!
ho provato a fare le modifiche che hai indicato nell'allegato ma il lavoro varia di parecchio (vedi allegato) ed inoltre deltaP V1 resta > di deltaP V2.
il problema di avere deltaP V1 > deltaP V2 ad ogni ciclo pu� causare una sovrapressione della camera?
per ovviare al problema dei deltaP dovrei ridurre drasticamente la cilindrata o aumentare il volume del cilindro di dislocazione, o sbaglio!
Aumentare il volume � ormai impossibile mentre ridurre la cilindrata posso ma senza esagerare!
perch� c'� una differenza cos� grande tra il lavoro calcolato in prima approx (3.77 J) e quello della nuova approx (0,00013 J)?
grazie!

**Stranamore** · 16-06-2010, 22:46

Io non ce l'ho fatta a rifare tutti conti del foglio excel. Perdonatemi ma sono alla frutta con gli impegni.
Posso solo segnalare uan incongruenza nel fattore di conversione tra ATM e Bar. Non c'� un fattore 10 ma poco diverso da 1.

**rampa** · 16-06-2010, 22:50

calcolo esatto

La formula a me tornerebbe giusta:

P0 = 101325 pascal
V1 = 0,00009595 m^3
V2 = 0,00015333 m^3
Vp = V2-V1 = 0,00005728 m^3 (volume cilindro potenza)
Tmax = 873�
Tmin = 350�
Tamb = 300�

J = Vp * P0 * (Tmax-Tmin)/Tamb * (1 + V1/V2)/2

0.00005728 * 101325 * (873-350)/300 * (1 + 0.00009595/0.00015333)/2 = 8,22 J

Comunque rivedr� meglio il procedimento...
Lo sto facendo anche per il Brayton, spero di non postare cavolate...

**1973** · 17-06-2010, 00:14

@ stranamore,
grazie per l'attenzione posta,
ho modificato il valore di conversione.

@ rampa,
ho rifatto i conti e il risultato viene uguale al tuo.

Delta P V1 per� continua ad essere maggire di delta P V2

allego file nuovo

ciao Gianfr

File allegati

Calcoli_02.xls (20.0 KB, 24 visualizzazioni)

**rampa** · 17-06-2010, 06:19

Originariamente inviato da 1973 Visualizza il messaggio

...Delta P V1 per� continua ad essere maggire di delta P V2...

...e dove sta il problema ? Sono meno di 0,7 Atm di differenza...

**1973** · 17-06-2010, 07:57

Originariamente inviato da rampa Visualizza il messaggio

...In pratica risulta evidente che il DeltaP a V1 � maggiore del DeltaP a V2 e quindi il calcolo del lavoro con il piano PV va corretto leggermente.

...in questo tuo avevo capito che poteva essere un problema grave...
ora possiamo tenere valido questo valore e proseguire con i dimensionamenti...
ciao a presto
se hai altre news contattami
buona giornata

**rampa** · 17-06-2010, 10:32

Originariamente inviato da 1973 Visualizza il messaggio

...in questo tuo avevo capito che poteva essere un problema grave...

Eheheh, un risultato teorico importante, non un problema costruttivo grave...
Comunque l'area DV*DP del ciclo di Stirling va smussata di brutto, anche in teoria, e ancor pi� poi in pratica, per cui se da 8J te ne resteranno 4 sar� gi� tanto.

**1973** · 18-06-2010, 14:10

Originariamente inviato da rampa Visualizza il messaggio

...l'area DV*DP del ciclo di Stirling va smussata di brutto, anche in teoria, e ancor pi� poi in pratica, per cui se da 8J te ne resteranno 4 sar� gi� tanto.

purtroppo l'avevo intuito!
io sul calcolo teorico scrivo pari pari i numeri che mi srisultano dai calcoli.
non ricordo se ho scritto che scaldo con una cadela! l'ho fatto?
le temperature da te suggeritemi si riferiscono a questo tipo di sorgente?
grazie

**rampa** · 18-06-2010, 14:57

Smussamento teorico del ciclo

Mi sono preso la briga di simulare matematicamente sul piano PV l'andamento grafico realistico del tuo Stirling, senza cio� separare le 4 fasi del ciclo.

Sull'asse delle x ho messo il DeltaV che ha un andamento secondo la funzione del Coseno:
x = V1+Vp*(COSa+1)/2
x = 0.09+0.57*(COSa+1)/2

Sull'asse delle y ho messo la P che ha un andamento secondo la funzione del COSa sfasato di 90� e rapportato col volume, quindi con x:

y = P0/K0*(K1+(K2-K1)*(COS(a+2PI/4)+1)/2/(V1+Vp*(COSa+1)/2)

che sarebbe poi la pressione, cio� il risultato dell'andamento del calore (che varia secondo la posizione del dislocatore) diviso il volume complessivo (x) , ipotizzando che il riscaldamento del gas sia perfettamente contemporaneo alla variazione del calore della camera (cosa che in realt� non �, e che avviene con un certo ritardo, per il momento non quantificabile).

Il grafico che ne esce con i vari sfasamenti � questo:

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1276869346

.

File allegati

**1973** · 18-06-2010, 15:30

Originariamente inviato da rampa Visualizza il messaggio

La formula a me tornerebbe giusta:

P0 = 101325 pascal
V1 = 0,00009595 m^3
V2 = 0,00015333 m^3
Vp = V2-V1 = 0,00005728 m^3 (volume cilindro potenza)
Tmax = 873�
Tmin = 350�
Tamb = 300�

J = Vp * P0 * (Tmax-Tmin)/Tamb * (1 + V1/V2)/2

0.00005728 * 101325 * (873-350)/300 * (1 + 0.00009595/0.00015333)/2 = 8,22 J

Ciao Rampa,
ho fatto mio il calcolo di tutte le pressioni che, utilizzando le relazioni proprie delle trasformazioni mi forniscono risultati giusti,
ma per il alcolo del lavoro � una cosa che mi sfugge:

DV*DP=8.18...J
ma 8.18.../DV=DP=142941,4...[Pa] che non mi torna come valore di DP

se potessi esplicitarmi il tuo calcolo di deltaP potrei cercare di capire meglio e comprenderlo prima di procedere scrivendolo.
grazie

**rampa** · 18-06-2010, 17:28

I conti tornano per me ...

Perch� non tornano per te ?
Con un salto di 600� (873�) e un Kmin a 350�K vuoi che un DeltaP medio (medio tra DP a V1 e DP a V2) non possa essere oltre 1 ATM (101325 Pa) ?
Appunto a 143000 Pa !

**1973** · 18-06-2010, 17:38

Originariamente inviato da rampa Visualizza il messaggio

Perch� non tornano per te ?
... vuoi che un DeltaP medio ...

medio, ecco il punto, come uno sciocco mi � sfuggita la cosa pi� logica, DeltaP medio.
grazie ancora per il tuo fondamentale contributo,
se non fosse per voi sarei ancora nelle sabbie mobili, ed invece piano piano sto tirando fuori cose belle.
GRAZIE

domanda a scopo dimostrativo (ovvero devo soltanto scrivere qualcosa che abbia una logica)
se esiste, che relazione lega la potenza del motore con la sua cilindrata?
nel capitolo dedicato al dimensionamento ho scritto che le aspettative sono 60W e circa 1000rpm, posso giustificare la scelta di quella cilindrata in base a questi o altri valori di potenza e rpm?
Grazie

**rampa** · 18-06-2010, 21:15

Comunque...

... al tuo posto non mi sottrarrei dalla sfida, del resto abbastanza semplice, di evidenziare il grafico PV secondo l'andamento reale del dislocatore e del pistone di potenza, senza cio� separare le 4 fasi.

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1276891888

Se poi esistesse una funzione grafica di EXCEL che misura anche l'area racchiusa dalla linea tracciata, potresti avere in mano una formula che misura il lavoro di qualsiasi apparecchio di Stirling, per qualsiasi temperatura, pressione di gas e sfasatura.

Un figurone della madonna....

.

File allegati

**rampa** · 19-06-2010, 16:05

Riuscito

Sono riuscito a mettere a punto un programma su foglio di calcolo in grado di misurare con ottima approssimazione l'area PV compresa entro il ciclo di Stirling.
Si tratta pur sempre di un calcolo teorico, che non tiene conto quindi delle dispersioni, degli attriti e dell'inefficienza del sistema.

L'approccio teorico � stato abbastanza semplice: l'area viene suddivisa in tanti piccoli rettangoli nei quali la base (molto piccola) � data dalla variazione secondo il COSENO del DeltaV, e l'altezza � data dalla differenza di due P risultanti da due cicli sfasati tra loro in senso inverso.

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1276959826

Viene calcolata ogni microarea e poi fatta la sommatoria secondo il foglio di calcolo.
E' ovvio che quanto pi� � grande la suddivisione, tanto pi� � preciso il calcolo.
Con suddivisioni di 200 i Joule sono a 6,07

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1276959872

.

File allegati

**1973** · 19-06-2010, 16:45

Originariamente inviato da rampa Visualizza il messaggio

... al tuo posto non mi sottrarrei dalla sfida, del resto abbastanza semplice, di evidenziare il grafico PV secondo l'andamento reale del dislocatore e del pistone di potenza, senza cio� separare le 4 fasi.

mi hai convinto, non mi sottrarr�, inserir� il tuo grafico a fne progettazione e lo commenter� come ciclo reale del motore progettato.
Grazie davvero

**1973** · 19-06-2010, 16:48

Originariamente inviato da rampa Visualizza il messaggio

Sono riuscito a mettere a punto un programma su foglio di calcolo in grado di misurare con ottima approssimazione l'area PV compresa entro il ciclo di Stirling.
Si tratta pur sempre di un calcolo teorico, che non tiene conto quindi delle dispersioni, degli attriti e dell'inefficienza del sistema.

caspiterina, dovr� citarti nella tesi...
grazie mille

ho modificato il messaggio perch�
ho scoperto come aprire il file

**rampa** · 19-06-2010, 17:41

Originariamente inviato da 1973 Visualizza il messaggio

caspiterina, dovr� citarti nella tesi...
grazie mille...

Non da solo, spero. Anche qualche altro ti ha dato una mano !
Comunque quello del foglio di calcolo � un risultato che mi inorgoglisce... fatto tutto quasi di getto, in un giorno e mezzo, senza trascurare il lavoro...
In famiglia poi mi rimproverano che mi sono un po' troppo estraniato e forse hanno ragione...
Salutoni !

**1973** · 19-06-2010, 21:49

Originariamente inviato da rampa Visualizza il messaggio

Non da solo, spero. Anche qualche altro ti ha dato una mano !
Salutoni !

certo che si,
i ringraziamenti li rivolgo a tutti, siete stati fondamentali

**1973** · 20-06-2010, 14:54

Originariamente inviato da rampa Visualizza il messaggio

Con un salto di 600� (873�) e un Kmin a 350�K vuoi che un DeltaP medio (medio tra DP a V1 e DP a V2) non possa essere oltre 1 ATM (101325 Pa) ?
Appunto a 143000 Pa !

Ciao a tutti,
perdonate la mia testardaggine ma ho la brutta abitudine a non superare un ostacolo fino a quando non lo ho compreso davvero:
L=DV*DPm=8,...J
a me il lavoro del ciclo mi viene intorno a 3.74J
cio� molto simile al primo calcolo fatto,
ti allego i miei calcoli,
potresti indicarmi dov'� l'errore
oppure perch� � giusto fare L=DV*DPm?
cos� mi schiodo dal calcolo del lavoro.
grazie
Gian

File allegati

Calcolo lavoro.pdf (48.6 KB, 35 visualizzazioni)

**rampa** · 20-06-2010, 15:06

... e ora simuliamo...

Ho rifinito il programma di calcolo dell'area PV.
Ripeto, determina i Joule erogati per ciclo di un motore di Stirling.

Ora possiamo simulare qualsiasi Stirling, per qualunque di questi valori:
- Volumi e quindi Rapporto di compressione
- Pressurizzazione
- Temperatura
- Sfasatura del dislocatore

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1277042559

I dati devono essere inseriti nei riquadri gialli.

A proposito, sapete qual'� lo sfasamento teoricamente ottimale ?
Provate e vedrete....

.

File allegati

AreaIntegrale0.ods (155.3 KB, 34 visualizzazioni)

annuncio

Progettazione motore Stirling tipo Gamma per ricerca

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta

Commenta