Regola fondamentale ?

Il dimensionamento del pistone di potenza non ha regole fondamentali se non una e una sola, quella cioè che deve essere in grado di raccogliere in modo efficiente il lavoro svolto da un ciclo termico. Questo lavoro dipende dalla massa del Gas e dal DeltaT. Il lavoro raccolto dal pistone di potenza si esprime quindi con un Delta(PV).
Pertanto lo spostamento lineare del pistone è inverso alla superficie della faccia su cui si imprime la forza dell'espansione termica del gas ed è inverso anche alla forza media che si vuole che agisca sul volano.
Quindi non c'è la regola fondamentale di cui parli tu. Le dimensioni devi calcolartele secondo le disponibilità energetiche che hai.


Se usi una camera unica, la classica, con una parte calda e una fredda, devi presumere un passaggio termico per conduzione tra le due parti e quindi più distanti sono "termicamente" e meglio è.
Se sono lontane solo fisicamente (più lunga la camera), più il dislocatore deve essere "lungo" e più energia ti ci vuole a spostarlo. Meglio quindi una camera con due parti termiche ampie, anche vicine spazialmente ma molto isolate nei punti di passaggio, perchè il lavoro della dislocazione risulterà minore.

Devi decidere poi dove mettere il rigeneratore, una cosa fondamentale per lo Stirling.

Come vedi non ci sono misure classiche definite, tutto dipende solo ed esclusivamente dal DeltaT e dalla quantità di calore a disposizione.

Buon lavoro.

Per prima cosa grazie per la risposta
chiaro

l'idea era di realizzare un dislocatore come in schema all'egato e sfuttare l'intercaperdine tra cilindro dislocatore e pistone dislocatore come rigeneratore, e collegare con un tubo di inox la camera del pistone di potenza dal foro che si vede dal dissipatore.

Per fornire calore pensavo, considerato lo scopo didattico del motore, alla classica fiamma di una candela o di un bruciatore.

oltretutto volevo chiedere se secondo voi, tenendo in considerazione tutto il volume d'aria, è possibile scaldare in un contenitore a parte che attraverso un tubicino porta l'aria calda nella parte calda del cilindro dislocatore che vorrei fare in plexiglass?
Grazie

Plexiglas ? Incomincia a squagliarsi a 100° e brucia a 460°. Meglio vetro pyrex, penso. Ma ti serve per vederci dentro ?

Il dislocatore deve ricoprire tutta la camera termica, o calda o fredda.

Se metti il rigeneratore interno è necessario che il dislocatore permetta il passaggio del gas ai lati dello stesso e conviene scaldare e raffreddare direttamente la camera.

Se invece riscaldi il gas dall'esterno (tubicino di vetro) bisogna che il dislocatore sia aderente alla parete della camera e agisca quasi da stantuffo dislocatore: in tal caso il rigeneratore va messo all'esterno, interposto al flusso alterno del gas. Se infatti per mettere il rigeneratore interno lasci spazio tra dislocatore e parete della camera, la dislocazione avverrà direttamente per il gas contenuto dentro la camera e non per il gas del tubicino di vetro che hai riscaldato.

Un'idea per il rigeneratore interno, semplice ed efficace, se vuoi: una molla con le spirali che non si toccano e che avvolge aderendo al dislocatore fatto di materiale refrattario.
Dello stesso materiale refrattario può essere fatta la parte centrale della camera.
Il metallo migliore per la spirale sarebbe l'oro ma per rapporto qualità/prezzo basta l'argento, un filo di 0,5 - 1 mm. Meglio ancora se fossero degli anelli.

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1271098821


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Ciao 1973. Sarei curioso di sapere per chi stai facendo la ricerca, visto che anche io lavoro per una azienda di motori italiana.... e se non proprio nel reparto ricerche neanche tanto lontano, ma ripetto la privacy che su internet è importante.
Dimentica il contenitore esterno. Vuol dire volume morto. Prima però di darti dei consigli sparsi te ne do uno che vale oro: cercati sulla rete peer to peer il testo di Walker sugli stirling. Se non hai problemi con l'inglese è come leggere la bibbia per uno alla ricerca della fede. Rampa, che se non ho capito male è nel ramo, mi perdonerà la metafora spero.

Ciao Stranamore e grazie per l'intervento e gli aiuti che vorrai darmi

devo essermi espresso male, io sono dipendente presso un centro di ricerca di un'azienda auto italiana, e la ricerca la sto facendo per me e per la realizzazione dell'elaborato.
all'interno della stessa azienda una persona si farà "sponsor" del progetto in quanto aiutandomi ad attuare la realizzazione fisica.
vivi nella "mia" zona? o forse emilia

dopo il messaggio di rampa di questa sera ho già capito che devo passare al vetro e che devo scaldare direttamente la camera calda


con l'inglese qualche problema ce l'ho ma una bibbia mi serve comunque e quindi inizierò la ricerca.

Grazie per i consigli preziosissimi non potete immaginare quanto siano importanti per me.
GRAZIE
Gianfranco

Vivo nella zona tua. L'emila la conosco di "nome".

hai ragione, l'idea del riscaldatore esterno nasceva per poter utilizzare il plexiglass per il dislocatore e poi per il cilindro di potenza ma in realtà a ben pensarci mi evito due problemi utilizzando un cilindro di vetro
si, vorrei vederci dentro per poter apprezzare il movimento del dislocatore in Inox

direi che 160 mm per il cilindro e 80 per il dislocatore vadano bene considerando un dissipatore di circa 60/70 mm

direi che questo è il primo vero punto saldo del progetto

potrebbe essere anche un modo per non lasciare il dislocatore a sbalzo

grazie mille continuate ad elargire consigli
mi state arricchendo

Domanda:
scaldando con una candela, a livello indicativo, che temperature potrebbe raggiungere il fluido nel pistone di potenza?

pensavo di ottenere la tenuta del pistone con anelli di teflon posizionati come fossero i raschiaolio dei pistoni motoristici, è una caxxata.
anche qui vorrei usare plexiglass o vetro per il cilindro per le ragioni di cui sopra

ottimo direi, così i consigli me li puoi dare davanti ad un caffè o una birra, offro io naturalmente

Usa come parole chiave: Walker, Graham e Stirling.
Dovresti beccarlo in fretta.

Sulla costruzione senza rigeneratore, o meglio utilizzando il cilindro come effetto rigenerativo, troverai tutto sul libro e quindi non mi dilungo qui.
Tieni presente che una costruzione tutta in pirex, pur se molto bella a vedersi ha delle controindicazioni. Magari un cilindro in pirex con testata e fondello metallici potrebbe essere una scelta migliore. Tieni presente che uno dei motivi per cui si scelgono misure superquadre è che nella trasmissione del calore è fondamentale la superficie della testa, che è bene sia metallica, mentre invece la conduzione del materiale del cilindro è più dannosa che utile. Infatti contribuisce poco al riscaldamento del fluido, che in espansione è "fermo" e senza turbolenza e quindi scambia poco, mentre conduce molto verso lo scambiatore freddo e questo calore bypassando il fluido attivo bypassa anche il ciclo termodinamico. E' insomma irrimediabilmente perso.

Comunque fai un monumento al tuo sponsor. Deve essere un illuminato di prima grandezza. Non ce ne sono molti dalle nostre parti. A meno che tu non abbia doti da ipnotizzatore.....
Comuque se specifichi meglio il perimetro del lavoro che vuoi svolgere, come dimensioni, potenze ecc.. ti posso consigliare meglio.
Infatti la fiamma di una candela supera il migliaio di °C, ma la temperatura a cui porterà il gas dipende dalla portata di quest'ultimo. Ci vuole insomma un bilancio di primo principio per determinarla. poca roba come calcoli, ma senza informazioni di base niente da fare.

Se proprio con l'inglese non va cerca su internet il testo "La macchina di Stirling" del prof. Naso. Bello ed in italiano. Non a livello dell'altro a mio parere, soprattutto per quanto riguarda le regole pratiche di costruzione e l'ampiezza della trattazione. E poi essendo un libro ancora venduto è da comprare. Io per lo meno l'ho comprato via internet, e mi è costato tra libro e spedizione una cinquantina di euro. Ma se hai quell'obiettivo ne vale la pena.

Le dimensioni che hai postato all'inizio sono, a meno di pressurizzazioni forti e alti regimi di rotazione, dimensioni da milliwatt di potenza erogato. Però sia il regime che la pressurizzazione hanno dei limiti pratici.
Ti suggerisco anche a priori di alimentare il motore con una resistenza elettrica di potenza nota. Sarà più facile a posteriori valutare il rendimento e con esso la bontà o meno delle successive modifiche migliorative.
Il resto alla prossima puntata. Domani c'è il lavoro. E ci pagano per rendere.

in questo momento posseggo due volumi in italiano e dedicati allo stirling:
- Guida pratica al Motore Stirling - di F. Immovilli, G. Ascari, F. Molinari
- La macchina di Stirling - di V. Naso

più un terzo volume in inglese ma lo ho in ufficio e non ricordo il nome

li trovo molto interessanti ma il passaggio da teoria a pratica, a parer mio, richiede comunque la consulenza di chi ha già fatto il passo.

realizzare le 2 oparti in movimento con materiale trasparente mi serve a dare all'occhio la sua parte nell'operazione.
certo che posso fare testata e fondello metallici, in questo caso il problema è solo il fatto che io vorrei fosse tutto smontabile e sostituibile ma trovvata la soluzione a questo posso farlo così
no, non sono un'ipnonizzatore e sono stato sempre molto sincero con lui, lui è un illuminato di enorme grandezza ed è stato lui il primo a parlarmi di stirling convincendomi a compiere questo grande sforzo a fine ciclo di studi.
sono stato molto fortunato ad incontrarlo
domani fornisco maggiori dettagli ora sto crollando.

Grazie davvero per l'aiuto,
Molto prezioso

Anche io li ho tutti e due. Ma il primo è veramente riduttivo.
Il secondo invece è bello ma teorico. E poi si concentra sugli schemi classici. Al resto pochi accenni.
Invece il Walker abbraccia quasi tutto lo scibile dei motori a combustione esterna. Peccato che sia del 1980 e gli mancano gli ultimi 30 anni di innovazioni. Ma leggendolo ti accorgi che non è che ce ne siano state poi tante....

Ciao, scusa per il ritardo ma ho avuto una settimana piuttosto difficile, pensa che non sono ancora riuscito a trovvare il tempo per cercare il Walker, lo farò oggi.
grazie per i consigli.

Le dimensioni d'ingombro indicative potrebbero essere simili, per difetto, ad un folgio A4.
Alla resistenza elettrica ci avevo pensato ma non al fatto di poterla usare dal punto di vista energetico come base certa per i calcoli.
Hai mai provato a costruire il modellino "Stirling Gamma Parallelo" del testo "Guida pratica al Motore Stirling", funziona?
Il dimensionamento del gruppo dislocatore, debitamente proporzionato potrebbe far girare un motore un po' più grande?
Credi che usare l'inox anzichè il pirex, anche a scapito della "spettacolarità", potrebbe facilitarmi il lavoro?
Grazie

[QUOTE=Stranamore;119056676]
Invece il Walker abbraccia quasi tutto lo scibile dei motori a combustione esterna. Peccato che sia del 1980 e ..........
Stranamore quale libro hai di Walker ? Te lo chiedo perchè ne ha scritti parecchi .
Ciao . Spartano .

Ciao 1973. Volevo dirti che il Walker ne ha scritti parecchi di saggi sugli stirling , qualcosa la trovi in rete ma quelli principali e più seri non li trovi in peer to peer neanche se canti la marsigliese in greco antico . Devi scegliere il libro , trovarlo e pagarlo ma non so a quale testo si riferisce Stranamore . Per il resto posso anticiparti che tutti i modellini presenti sui libri e in rete funzionano , lo so per certo perchè ne ho costruiti diversi tranne che i free piston e gli alfa quindi vai tranquillo . A proposito della modifica del gruppo dislocatore io non la farei perchè a livello sperimentale non ti serve far girare un motore più grande , io lo considero tempo perso . Se vuoi far girare un motore più grande devi cambiare totalmente e devi pensare un pò più in grande , 500 W per esempio ma devi veramente cambiare tutto .
Se vuoi un consiglio costruisci il modello tale e quale per poi prendere la " mira " per costruirne un'altro più potente , e poi ancora uno più potente e poi ancora un'altro fino a quando sarai soddisfatto . Devi perdonare l'eccessivo realismo ma di fatto è così .
Per l'inox vai tranquillo che è molto meglio , in effetti se ti fai un giro sui vari modelli e modelloni vedrai tu stesso che è il materiale più usato , compreso il rigeneratore checchè ne dicano .
Ciao . Spartano .

Ciao e grazie per l'aiuto
se non trovo peer to peer lo cerco in libreria
preziosa informazione
il mio obiettivo in questo momento non è sviluppare alte potenze, (se tutto va per il verso giusto lo perfezionerà più avanti) piuttosto mi serve un modellino che sia sufficientemente grande e "bello" per essere mostrato in unpaio di occasioni e che funzioni correttamente.
non perdono il tuo eccessivo realismo...ti ringrazio per averlo usato!!!
ho bisogno che mi parli "a cuore aperto" per sbattere il naso negli ostacoli e che ciò mi spinga a lavorare duramente per superarli.
cercherò per quanto possibile di seguire il tuo consiglio anche se il tempo non è dalla mia parte
l'avevo intuito ed infatti e il materiale che credo di usare in maggior parte dei pezzi ma per dissipatore pensavo all'alluminio, non dovrebbe essere meglio?
ciao e grazie ancora.

P.S.
sto per inviarti un MP.

Ciao a presto

Il testo che ho io, e che ho trovato sul peer to peer, è : "Stirling Engines" edito dalla Oxford University e stampato nel 1980.
Qualunque altra ricerca sul peer to peer non ha portato a niente altro dello stesso autore. In libreria non ho trovato nulla. Ammetto che non ho cercato a fondo perchè ero convinto che, a parte i probabili lavori accademici, fosse l'unico libro da lui scritto.
Il Filkenstein anche è interessante. Ma non al livello del Walker.

Ciao Gianfranco. Come procedi nella costruzione?
Non hai poi più postato i dettagli. Eravamo credo tutti curiosi di vedere la configurazione del motore.

Ciao Stranamore,
purtroppo sono un po' in situazione di stallo, altri impegni mi hanno tenuto lontano dalla progettazione (purtroppo).
Ho modificato, riducendo al minimo il volume morto, la parte di trasferimento dell'aria espansa dal dislocatore al pistone di potenza ma ciò comporta una riorganizzazione del sistema in generale.

Avrei una domanda:
la fasatura tra pistone dislocatore e pistone potenza come viene calcolata?

grazie
Ciao

La fasatura, questa sconosciuta

La fasatura, o meglio lo sfasamento, dello stirling è una cosa complicata.
Diciamo che l'unica definizione universalmente valida credo sia questa: si definisce sfasamento la differenza angolare che permette di sovrapporre le leggi di variazione nel tempo dei volumi della camera fredda e calda.

Come definizione pura copre tutte le possibili configurazioni dello stirling.

In pratica si tratta di tracciare le curve che descrivono la variazione dei volumi nel tempo delle due camere e individuare l'angolo di cui si deve traslare la curva della camera fredda per essere sovrapposta a quella calda. Quell'angolo è lo sfasamento reale del motore.
In alcune configurazioni, ma solo in casi particolare in realtà, coincide con l'angolo tra le due manovelle del manovellismo.
Ma questa equivalenza è a rigore verificata solo per un alfa singolo effetto a cilindri paralleli.

Infatti le configurazioni dello stirling sono praticamente infinite. E solo la particolarizzazione della definizione sopra citata ed il calcolo matematico delle due leggi di variazioni dei volumi può dare la garanzia di non prendere abbagli.

Se poi vuoi un aiuto più concreto ho bisogno della configurazione precisa del motore.

Per quanto può servire concordo pienamente , infatti ci sono stirling diversi con angoli di fasatura che vanno da sotto i 90° fino a 110 ° , e c'è anche chi a livello hobbistico ha proposto e costruito delle bielle modificate per cambiare la fasatura a piacere chiaramente entro un certo range . Ci sono anche dei grafici fatti da esperti che lo dimostrano , Stranamore ha ragione , aggiungo che calcolarlo è un bel problema .
Ciao . Spartano .

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ciao e grazie,
io avrei pensato ad un sistema per variare la fasatura regolandola in opera ma credo che in ogni caso debba essere preceduta da calcoli.
Ultimamente sono andato un po' in crisi sui dimensionamenti (anche dovuto al fatto che per qualche gg ho avuto un po' di problemi e non ho potuto continuare la progettazione), non riesco a capire se per il pistone di potenza 28 [mm] di corsa e 32 [mm]di diametro siano valori accettabili e stesso discorso per il dislocatore 160 [mm] il cilindro e 80 [mm] il pistone. a voi che pare?
Grazie

A dover di cronaca ho deciso di dimnuire la spazio morto tra il dissipatore e il pistone di potenza creando un canale direttamente nel supporto "attaccando" cilindro dislocatore e cilindro potenza direttamente al supporto, appena riesco posto disegni

Rigrazie

D'accordo , la cosa migliore è certamente calcolarla ma su questo è meglio se ti rispondono altre teste , posso vedere se riesco a tirare fuori qualche formula ma non vado oltre . Per quanto riguarda le dimensioni del pistone di potenza forse è meglio chiarire qualche concetto , non so se servirà perchè e già stato detto o se conosci già i particolari o se dirò castronate , ma provo a spiegare a spanne con parole mie senza pretese . Generalmente la corsa del pistone è circa la metà del suo diametro e nei superquadri anche meno per aumentare la velocità e diminuire gli attriti e anche per evitare parzialmente il ponte termico , ma non è qui il vero problema . Esiste un rapporto tra diametro e altezza del pistone che deriva dal tipo di meccanica che si usa x muovere il tutto e quindi anche dalle dimensioni del motore . Se usi biella e manovella con biella cortissima non puoi avere un pistone iperquadro perchè la spinta laterale nel tempo tende ad inclinare il pistone e a farlo grippare , quindi in questi casi devi costruire un pistone che rispetto al suo diametro è molto allungato . Se diversamente cambi geometria e usi una guida di Ross o guida rombica o a cursore puoi usare un iperquadro . Per le altre misure ( dislocatore e cilindro ) non ho capito niente . Se fai un disegnino ...........
Ciao . Spartano .

Ciao,
allego uno schema (fuori scala) con le misure delle parti in movimento.

Cilindro dislocatore: AISI 304 sp 3mm con assottigliamento parte a contatto con la fiamma

Pistone dislocatore: ??? (help me)

Piastra cilindri: acciaio C40??? (help me)

Dissipatore: cilindro/cono alettato in alluminio con gole sp 2,5 mm

Cilindro e pistone potenza: ??? (help me)
Pensavo di mettere le "fasce" al pistone di potenza, ma andrebbero bene di teflon

Il "condotto aria" potrei farlo diritto inclinandolo opportunamente e facendo combaciare le due uscite (riducendo al minimo lo spazio morto), può essere una buona idea oppure tenerlo con 2 gomiti può essere accettabile.
Grazie

PEr quello che posso dire in prima battuta:

1) Non assottiglierei il materiale sulla testa. Avendo una fiamma il materiale in più ti darebbe solo problemi di tempo di riscaldamento. Ma la costruzione si semplifica di tanto. A dire la verità, tolta una imbutitura profonda progettata ad hoc, non vedo neanche come potresti dare l'assottigliamento solo sul cielo...
2) Il dislocatore va fatto nello stesso materiale del cilindro, perchè raggiunge le stesse temperature. Solo va fatto in spessore molto piccolo. Il minimo possibile. Un opportuno foro calibrato, molto piccolo, lo terrà al riparo dal collasso per pressione esterna.
3) Il dissipatore. Se metti l'alluminio sopra l'acciaio non è che serva a molto. Tra la barriera dell'acciaio ed il cattivo contatto tra le due parti coassiali ti ritroverai a non scambiare niente. MEglio dividere il cilindro in due parti flangiate. La parte superiore, lato caldo, in acciaio come sopra. La parte inferiore in alluminio alettato per tornitura. Tra le due parti, da lavorare rigorosamente assieme dopo il montaggio almeno per l'alesatura, va interposta una guarnizione che oltre alla tenuta faccia da barriera termica. Una di quelle da collettore di scarico per capirci.
3) Essendo il motore privo di rigeneratore il dislocatore deve essere lungo almeno tre volte l'alesaggio. Per potere sfruttare il cilindro stesso come massa termica e quindi ottenere un effetto di rigenerazione senza le penalizzazioni fluidodinamiche di una matassa di fili dedicata.
4) Il condotto di collegamento va fatto corto e diritto il più possibile. Per i volumi morti ma anche per le perdite fluidonamiche. I gomiti, per un canale che deve far passare un fluido due volte a ciclo e quindi migliaia di volte al secondo, sono assolutamente da evitare. Sposta il pistone di potenza avvicinandolo fino a farne combaciare una parte con la circonferenza del cilindro caldo e poi fai un buco rettilineo. I cui bordi andranno accuratamente svasati e lisciati.
5) Il gioco diametrale tra dislocatore e cilindro non deve superare gli 0.5 mm sul raggio.
6) Il cilindro caldo sull'esterno va tornito a segmenti. Come fossero alettature. Se lo spessore del materiale è 3 mm, ad intervalli di 5 mm, devi tornire una gola profonda 2 e larga 1 mm. Serve da taglio termico e ti aiuta a mantenere un gradiente di temperatura lungo l'asse che esalta l'effetto rigeneratore.

7) PEr il manovellismo il vecchi biella e manovella andrà benissimo, ma tutto deve essere su cuscinetti a sfere o rullini. Biellette da 2 tempi per capirci.
8) Inizia con lo sfasamento di 90° tra ai due pistoni. MA fai l'albero motore di tipo composito assemblato con vitoni. Almeno per il perno di manovella che unisce le manchette dei due cilindri. Questo ti permetterà di variare la fasatura semplicemente allentando il vitone e riserrandolo alla fasatura voluta. Se vuoi ispirazione guardati come è assemblato il manovellismo delle harley davinson.
9) Per quanto riguarda le misure in assoluto, che poi si riflettono sui volumi interni e sul loro rapporto direi che ci vorrebbero dei dati in più.
Potresti partire dalla potenza che vuoi tirare fuori. Quella ti definisce la cilindrata del pistone di potenza e la pressione base. Da quella in base alla differenza di temperature si stabilisce il rapporto volumi con il cilindro caldo e di conseguenza le misure dell'altro cilindro.

Lo Stirling di Ericsson

Non è un gioco di parole. Il buon Ericsson, oltre che con i suoi motori, si cimentò anche con lo Stirling. E fu il primo a costruirne uno alimentato ad energia solare.
La sezione del motore dovrebbe darti qualche ispirazione.

Ciao, ottime dritte è ciò che mi ci voleva
L'assottigliamento l'avrei fatto di tornio come tutto il cilindrook, recepitohai ragione, un'altro dettaglio che mi era sfuggito, oltretutto dividendo in due il cilindro dislocatore le lavorazioni si semplificano.
in questo momento per il fissaggio tra le due parti mi viene soltanto in mente un filetto con una battuta sulla quale mettere la guarnizione e poi alesare l'interno dopo il montaggioil mio cilindro è lungo 160 con un diametro di 40, 4 volte l'alesaggio, è troppo?ho apportato le modifiche allo schema, in questo modo posso fare la piastra in un unico pezzoio sto tenendo valido il 4/5% in meno rispetto al cilindrola fiamma andrebbe a contatto con le alette?
ho un modellino con una parabolona che ha il cilindro caldo alettato ma pensavo si usasse soltanto in applicazioni di quel tipo

mi documenterò sull'argomentopurtroppo ho avuto un problemino con in software di disegno e non posso più aprire tutti i disegni che avevo già fatto e così devo riniziare, appena metto a punto il sistema a cui pensavo io te lo mostro e se non è ok poi mi spieghi nel dettagli quest'ultimo puntograzie, lo guarderò.
il modello che ho con la parabola è quello di Ericsson, peccato che non giri tanto bene, sembra un po' grippato. appena posso lo apro e vedo

Risposte rapide e poi vado a letto.
4 volte è ancora meglio di 3.
Le alettatura aiuterebbero anche con la fiamma, specialmente se si trova il modo di farle sulla testata. A seconda del rapporto corsa alesaggio il fluido viene riscaldato più dal fondello o più dalle parte del cilindro.
La parte eccedente, cioè più in basso, del bordo del dislocatore a corsa massima serve solo come taglio termico e rigenerazione.
Quella da li fino al fondello della testata serve anche come scambiatore caldo.