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Prototipo Stirling alfa: dimensione ottimale ideale volume morto

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  • #31
    Se è semplice e redditizio e m spieghi come fare volentieri posso provare a farlo a doppio effetto...

    Per la testa avevo in mente queste due alternative (da perfezionare anche in base al diametro più conveniente):
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    • #32
      Originariamente inviato da Fiz_87 Visualizza il messaggio
      Questa è la configurazione che avevo in mente...

      [ATTACH]10392[/ATTACH]
      Bene.
      Isola molto bene il cilindro caldo e la parte calda del tubo di collegamento (fino al rigeneratore) e invece aletta il più possibile il cilindro freddo e la parte fredda del tubo, oppure raffreddala con una circolazione d'acqua.

      Sarebbe interessante raffrontare il rapporto di compressione volumetrica misurato col metro e quello misurato con la formula del gas (con manometro e termometro).

      Buon lavoro.

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      • #33
        Si, pensavo di isolare con del poliuretano o della lana di roccia...dipende da cosa trovo... perché sto realizzando il progetto in un centro di ricerca in India. Le camere e i pistoni sono di una vecchia moto, quindi hanno già le alette per il raffreddamento...poi in seguito cercherò di raffrescarlo con acqua...

        Sarebbe interessante raffrontare il rapporto di compressione volumetrica misurato col metro e quello misurato con la formula del gas (con manometro e termometro).
        Intendi una volta realizzato il prototipo o in fase di progettazione?

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        • #34
          La testa

          Senza dubbio opterei per la prima soluzione.
          Tanti tubicini in parallelo hanno minor resistenza al flusso del gas, avendo pari superficie di contatto. Forse 8 sono addirittura pochi.
          Allargati pure col collettore che va al pistone freddo.

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          • #35
            Originariamente inviato da Fiz_87 Visualizza il messaggio
            Si, pensavo di isolare con del poliuretano o della lana di roccia...dipende da cosa trovo... perché sto realizzando il progetto in un centro di ricerca in India. Le camere e i pistoni sono di una vecchia moto, quindi hanno già le alette per il raffreddamento...poi in seguito cercherò di raffrescarlo con acqua...

            Intendi una volta realizzato il prototipo o in fase di progettazione?
            L'isolamento deve essere fatto con materiale resistente alle temperature elevate (lana di roccia oppure allumina o ... aerogel).

            Il rapporto col manometro e termometro lo fai ovviamente solo alla fine.

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            • #36
              Il problema è che la prima delle due ha limiti fisici: non ci stanno più di tanti tubicini, pochi più di 8 e comunque con diametro molto sottile, circa 5 mm all'esterno.

              Nel secondo invece, facendo i test con la fiamma libera appena sotto (nella figura a colori più a destra), il calore sale verso l'alto e vi è una maggiore area a stopparlo e catturarlo...

              In alternativa potrei pensare a un mix delle 2...

              Tipo 5-6 tubi che invece che salire, fare una curva e discendere, quindi con poco tempo per lo scambio termico, salgono a spirale (e se c'è spazio anche rimpicciolendo il diametro di rivoluzione) e poi entrano al centro...

              cosa ne pensi dell'idea?

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              • #37
                Tubicini

                Meglio sempre optare per la minor resistenza del flusso, anche in vista di una futura utilizzazione di cascami calorici.

                Comunque, dal disegno, di spazio ce n'è parecchio, almeno per altre due file di tubicini, che poi si raccordano della scanalatura.
                Oppure mettici una tubazione "madre" al centro, su cui impianti gli altri tubicini.

                Tanti e piccoli è meglio.

                Vedo troppo piccolo il tubo collettore del gas.
                Perchè poi complicarsi la vita facendo due placche con la scanalatura e relativi problemi di tenuta, quando forse è meglio raccordare tutti i tubicini che escono da una placca singola (quindi anche con meno limiti di spazio) direttamente su un tubo collettore esterno ?
                Ultima modifica di rampa; 19-04-2010, 19:48.

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                • #38
                  Perchè poi complicarsi la vita facendo due placche con la scanalatura e relativi problemi di tenuta, quando forse è meglio raccordare tutti i tubicini che escono da una placca singola (quindi anche con meno limiti di spazio) direttamente su un tubo collettore esterno ?
                  Ho messo le due placche e quella specie di intercamera perchè no sapevo come fare altrimenti, considerando le lavorazioni meccaniche con tornio e macchine per la foratura che devo fare per realizzare i pezzi...

                  Oppure mettici una tubazione "madre" al centro, su cui impianti gli altri tubicini.
                  Non ho capito cosa intendi...

                  Meglio sempre optare per la minor resistenza del flusso, anche in vista di una futura utilizzazione di cascami calorici.
                  L'optare per una minore resistenza del flusso a discapito dell'area di scambio termico è una cosa che affermi in base alla tua esperienza?

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                  • #39
                    Il tubi per portare il gas poi ovviamente lo farò di diametro maggiore, o meglio cercherò di utilizzare più tubi probabilmente...sempre se riesco a capire quanto è utile l'uno piuttosto che l'altro metodo...

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                    • #40
                      Il volume dei tubi va minimizzato, perchè volume morto. E poi vanno alettati all'esterno. E qui hai due soluzioni: O tornisci una barra di rame e ci ricavi le alette, per andare poi a curvarla secondo necessità, o curvi un tubo di piccolo diametro e poi ci saldi una serie di rondelle di rame con foro interno poco superiore al tubo con la fiamma e l'argentone.
                      La prima soluzione è di gran lunga preferibile per robustezza e conduzione del calore tra alette e tubo.
                      La pressurizzazione ti darà dei vantaggi, perchè compenserai la piccola sezione dei tubi con una maggiore densità del fluido. Più massa a parità di superficie esterna, che è quella che comanda le perdite fluidodinamiche alla fine.
                      Non pensare neanche ad un motore atmosferico. Con quella cilindrata e quei cuscinetti probabilmente non girerebbe neanche.
                      Il che vuol dire che devi prevedere un compressorino a volume morto calcolato che ti dia la pressione massima da te stabilita come minima per il motore ma non di più, collegato all'albero motore. Troverai ispirazione nei primi philips monocilindrici. I primi fatti da Mayer sono istruttivi.
                      Il calore è una gran cosa se non ti trovi nel deserto e sai come utilizzarlo.

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                      • #41
                        "L'optare per una minore resistenza del flusso a discapito dell'area di scambio termico è una cosa che affermi in base alla tua esperienza ?"

                        Non capisco perchè "a discapito dell'area si scambio termico"... se aumento il numero dei tubicini invece che la lunghezza di solo pochi tubi, conservo la stessa area di scambio e diminuisco la resistenza la flusso, e il "volume morto" è lo stesso !
                        Oltretutto, una volta che il gas si è riscaldato all'inizio o alla prima metà del tubo, che mi serve avere tutto il resto del tubo ?
                        Non è questione di esperienza ma solo di buon senso.
                        Ultima modifica di rampa; 19-04-2010, 22:09.

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                        • #42
                          Ciao Stranamore,

                          su cosa ti basi per dire:
                          Non pensare neanche ad un motore atmosferico. Con quella cilindrata e quei cuscinetti probabilmente non girerebbe neanche.
                          ?
                          C'è qualche formula? E' sbagliata la scelta della cilindrata? che cuscinetti dovrei usare? (Io ho preso i pezzi di scarto da due vecchie moto con 350cc)

                          Il che vuol dire che devi prevedere un compressorino a volume morto calcolato che ti dia la pressione massima da te stabilita come minima per il motore ma non di più, collegato all'albero motore. Troverai ispirazione nei primi philips monocilindrici. I primi fatti da Mayer sono istruttivi.
                          Come faccio a calcolare la pressione minima per il motore? Per fare questo però devo costruire un pezzo che sigilli i due pistoni giusto? Se lo faccio cosa posso utilizzare nella giunzione per permettere l'uscita dell'albero a gomiti dal blocco e la sua rotazione, mantenendo all'interno la pressione?

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                          • #43
                            Ciao Rampa,

                            penso che, anche se faccio girare il motore con numero di giri basso per permettere un maggiore tempo di scambio termico, se il percorso in corrispondenza della fiamma è troppo corto non c'è tempo per scaldare bene il gas...sbaglio?

                            quindi avere il tubo lungo penso possa esser utile per permettere maggiore tempo di riscaldamento, e usando la spirale riesco ad averlo molto concentrato...

                            Correggimi se sbaglio...

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                            • #44
                              Credo che avrai previsto un carter per l'imbiellaggio. Fai che mettere anche l'alternatore all'interno e rendi tutto ermetico.
                              Per la pressurizzazione non è che ho fatto calcoli, sono andato a naso.
                              Però una buona idea te la fai misurando la coppia (con una chiave dinamometrica) che serve a farlo girare trascinato e moltiplicandola per la velocità di rotazione prevista. Ti verrà fuori la potenza spesa in attrito dal motore. Poi calcoli la massa di fluido competente alla tua cilindrata e ci calcoli o il ciclo teorico, o fai due conti con la formula di beale per capire quanto renderà il motore. Il paragone tra potenza resa ed assorbita di dirà quale pressione minima adottare. Infatti pressurizzando il motore gli attriti rimangono circa costanti, mentre la potenza cresce linearmente con la pressione base. Perlomeno finchè lo scambiatore ha capacità di scambio sufficiente a portare la massa in pià alla Tmax prevista per i tuoi materiali.
                              Il calore è una gran cosa se non ti trovi nel deserto e sai come utilizzarlo.

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                              • #45
                                Bell'idea Stranamore.

                                Domani o dopo do un'ultima levigata all'interno delle canne e poi provo a misurare quant'è la potenza che se ne va in attrito, rispetto a quella che ci aspettiamo.

                                Perlomeno finchè lo scambiatore ha capacità di scambio sufficiente a portare la massa in pià alla Tmax prevista per i tuoi materiali.
                                Come faccio a sapere questo?

                                Commenta


                                • #46
                                  Tu Stranamore hai qualche idea da darmi su come calcolare la sezione ideale dei tubi di collegamento? perché, a parità di volume morto, se mantengo una sezione ampia e una lunghezza ridotta ho poco attrito nei tubi e meno "effetto imbuto" (scusami ma non so come descriverlo), ma dall'altro facendo così abbiamo una ridotta area di scambio...

                                  Commenta


                                  • #47
                                    Aumentando il numero dei tubicini, la portata unitaria per tubicino diminuisce e quindi si incrementa proporzionalmente il tempo di contatto del gas con la parete calda.
                                    Quindi avrai stessa superficie di contatto, stesso volume morto, quasi lo stesso tempo di contatto ma sopratutto il crollo delle resistenze fluidodinamiche.

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                                    • #48
                                      Tu dici che mettendo tanti tubicini riduco le resistenze fluidodinamiche? non dovrebbe essere il contrario? Perché se ho un tubo unico la superficie su cui fa attrito il fluido è minore e, se vado a numero di giri basso, ho un moto lineare che dovrebbe scorrere bene...
                                      se invece faccio tanti tubicini, la superficie di contatto fra aria e tubi diventa molto maggiore, sia all'interno (quindi portando maggiori attriti), che all'esterno (dove però porta il vantaggio di un maggiore scambio termico...

                                      Correggimi se sbaglio...

                                      Avendo a disposizione tanti diametri diversi in commercio, sarebbe interessante dire (a parità di spessore del tubo) meglio un diametro esterno di 10mm piuttosto che di 5mm per questo e questo motivo...piuttosto che sceglierli a caso...

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                                      • #49
                                        Oltre alla pressurizzazione, che come già detto aiuta anche negli scambi termici, puoi provare a cercare degli estrusi in rame. Alettati nel senso della lunghezza per estrusione, ed in senso trasversale per tornitura. Aiutano molto. Per gli scambiatori c'è poco da dire, se non che il loro calcolo è concettualmente semplice se hai i dati dei coefficienti di scambio. Se non li hai devi affidarti ad una azienda che li produce. Nel senso che devi convincerli a darti dei dati applicativi. Oppure cercarti i dati in rete.
                                        Il calore è una gran cosa se non ti trovi nel deserto e sai come utilizzarlo.

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                                        • #50
                                          Creando delle alette in entrambe le direzioni in pratica. Una sorta di griglia...giusto?
                                          Non so quanto questo mi sia possibile...penso che mi toccherà prendere dei tubi in rame e saldarci delle rondelle, perché ho provato a chiedere al mio capo qui in India ma mi sa che non riesco a trovare delle barre o degli estrusi qui...e poi anche per una questione di costo mi sa che dovrò ricadere sulle rondelle in rame...
                                          Provo a disegnare un'altra opzione di testa così poi mi date un parere...

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                                          • #51
                                            Per fare una stima delle prestazioni invece, sono riuscito a calcolare tutto, lavoro utile, momento resistente,...ad eccezione del numero di giri teorico (senza considerare per ora l'attrito nel cilindro) o eventualmente della potenza erogata in watt...

                                            Ho trovato un sito che ti fa il calcolo ma il risultato non mi convince, e dalla relazione che ho trovato di un istituto giapponese (Arranging Method of Experimental Results and Performance Prediction) non riesco a estrapolarlo perché in tutte le formule si parla sempre di Non-dimentional engine speed n* e Non-dimentional work WS*...

                                            Avete qualche consiglio da darmi?

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                                            • #52
                                              Ti rispondo in generale x messaggi precedenti . Non ti posso aiutare con teorie nè con formule ecc ma non è un problema perchè hai già chi ti sta aiutando , ti posso dare solo dei consigli pratici x la costruzione e alcuni dati certi . Nell'sto5g il tubo che trasferisce il fluido dallo spostatore al pistone e viceversa ha un diametro interno di 21 mm , lo spostatore ha un diametro di 95 mm . I tubicini che ricevono il calore hanno un diametro interno di 6 mm e ce ne sono 24 con sviluppo singolo di circa 240 mm . Ho trovato altri motori che hanno un rapporto tra il diametro dello spostatore e quello del tubo che conduce il fluido al pistone che è intorno al 45 % del diametro spostatore . Per quanto riguarda altri metodi quarda questo video YouTube - Philips Stirling Cycle Generator 2
                                              la parte che è interessante è a circa metà video e ti fa vedere una soluzione semplice che evita i tubicini con conseguente diminuzione del volume morto . Vado a vedere se trovo qualcos'altro e poi ti faccio sapere .
                                              Ciao . Spartano .

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                                              • #53
                                                Ciao, sono un po' di mesi che è sospesa questa discussione.....

                                                comunque sinceramente: l'ho letta, riletta, riletta, riletta...
                                                Mi fate per cortesia un esempio pratico?
                                                ammetto in tutta sincerità, inutile raccontar cavolate: non rieso a starvi dietro con i calcoli!!!!...

                                                esempio pratico: due pistoni comunicanti con Ø40mm e corsa 44mm (volume singolo 55260mm3).

                                                Volume morto; "rigeneratore"?
                                                Delta temperatura?

                                                Grazie!
                                                Ciao.

                                                Commenta


                                                • #54
                                                  Prova ad usare questo foglio di calcolo...

                                                  http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1285343819

                                                  .
                                                  File allegati

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                                                  • #55
                                                    E mi domandavo perchè il compressore a Vdi 90° non funziona....

                                                    Ho costruito un rigeneratore ciclopico.........

                                                    Grazie Rampa! I vari calcoli non li ho ancora masticati tutti comunque l'idea me la sono fatta; rileggendo i tuoi post c'era anche poi scritto chiaramente.....



                                                    Ciao Franco

                                                    Commenta


                                                    • #56
                                                      Salve, ho seguito le vostre discussioni,e desidererei un consiglio per capire se in uno stirling gamma il pistone dislocatore deve essere l'esatta metà del suo cilindro. e poi per cogenerare se è vero che lo stirling alfa si presta meglio degli altri o no.
                                                      Ciao grazie

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                                                      • #57
                                                        domande troppo difficili e banali ?

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                                                        • #58
                                                          Originariamente inviato da Tizzy Visualizza il messaggio
                                                          domande troppo difficili e banali ?
                                                          Hai ragione, manca una risposta.
                                                          La questione è che si legge la domanda, ci si ripromette di rispondere o si spera che nel frattempo qualcun altro più qualificato lo faccia, ma poi ci si dimentica. Mi scuso...

                                                          Tutto può essere difficile perchè niente è banale.

                                                          Il dislocatore che spiazza solo dentro una camera di Stirling può essere di qualsiasi lunghezza, in teoria. Però più lungo è, più lo scambiatore caldo è isolato da quello freddo, e questo è un vantaggio; ma in compenso più tragitto deve percorrere il gas per spostarsi da una parte all'altra e questo è uno svantaggio. Quindi si va al compromesso, che può essere quello che dici tu.
                                                          La questione non si pone se gli scambiatori sono indipendenti dalla camera.

                                                          Per il secondo quesito posso dire che non c'è nessun motivo teorico per cui l'alfa possa essere preferito agli altri, forse esistono delle esigenze pratiche tecnico costruttive, sulle quali però io non saprei dirti di più; forse qualche altro può completare la mia risposta parziale...

                                                          Ciao.

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                                                          • #59
                                                            Grazie per la risposta rampa e scusami tu, per la mia "provocazione". Si,condivido quello che scrivi, circa il dislocatore. Io ho realizzato uno stirling gamma che dopo varie prove e tentativi sono riusciti a mettere a punto ma non sono riuscito a superare i 350 giri al minuto. Ho provato vari pistoni dislocatori dalla lattina della cocacola a dei contenitori in alluminio per profumo.
                                                            Si tratta di un prototipo che in rotazione tramite tre magneti e una bobina di relè seguita da ponte a diodi elettrolitico e resistenza accende un led di potenza a luce bianca. I vari studi sul prototipo mi serviranno per realizzare una macchina molto più grande da inserire dentro un camino a legna . Qualcuno di voi ha realizzato qualche stirling ?
                                                            Ciao grazie.

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                                                            • #60
                                                              350 giri...

                                                              ...fatti a pressioni di 5-10 volte quella attuale, aumentando l'impedenza della dinamo, possono essere più che interessanti.
                                                              Dislocatori, scambiatori e rigeneratore vanno fatti bene, ma è molto meglio agire e puntare sulle pressurizzazioni. Buon lavoro !

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