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Discussione: Strumenti di calcolo sui motori esotermici

  1. #1
    Seguace

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    Predefinito Strumenti di calcolo sui motori esotermici



    Il giorno 07/11/2013, in occasione del secondo anniversario dall’apertura del blog Scienza Laterale, è diventato operativo anche il sito web www.scienzalaterale.com.

    Nel nuovo sito è stata aggiunta la sezione interattiva Virtual Lab che al momento si compone soltanto di due strumenti di calcolo sui gas (il primo riguarda l’equazione di stato dei gas perfetti e l’altro è relativo alla trasformazione isocora), ma nel corso del 2014 si arricchirà di numerose altre applicazioni. L’elenco completo si trova alla pagina Virtual Lab - Archivio completo.

    Spero che questa iniziativa possa essere di aiuto a tutti coloro che si interessano dei motori esotermici.
    Alla scoperta dei motori a combustione esterna - www.scienzalaterale.blogspot.it

  2. #2
    Seguace

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    Lo strumento di calcolo sulla trasformazione isocora è stato integrato con i grafici nei piani P-V, T-V e P-T.

    Virtual Lab - Isocora
    Alla scoperta dei motori a combustione esterna - www.scienzalaterale.blogspot.it

  3. #3
    Paladino del Forum

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    Yuz , interessante questa tua iniziativa. Al più presto la userò per fare dei calcoli . Saluti . ZAg.

  4. #4
    Mr.Hyde
    Ospite

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    ciao Yuz , ciao Zag ,anche io ritengo interessante l'iniziativa ..mi chiedevo se poteva essere un buon suggerimento a livello scientifico , aggiungere le costanti di Van der Waals dei gas reali (premio Nobel nel 1910 per l'eleborazione di questa legge, meglio nota come legge di Van der Waals), in modo da integrare la legge sui gas perfetti....spero che questo suggerimento non venga preso come provocatorio o altro. Il suggerimento è al solo scopo migliorativo del programma di calcolo.
    cordialita'
    Francy
    Ultima modifica di Mr.Hyde; 19-11-2013 a 17:45

  5. #5
    Seguace

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    @Zag
    @Francy
    Mi fa piacere che l’iniziativa sia stata apprezzata.
    Se notate qualche anomalia negli strumenti, non esitate ad evidenziarla perché potrebbe essere indice di qualche errore di calcolo o di codifica.


    @ Francy
    L’idea dell’equazione di Van der Waals non è da scartare, ma per ora preferisco concentrare gli sforzi sull’equazione di stato dei gas perfetti perché quest’ultima equazione pur essendo molto semplice è già un valido punto di partenza per lo studio dei motori esotermici.

    Alla scoperta dei motori a combustione esterna - www.scienzalaterale.blogspot.it

  6. #6
    Seguace

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    Con un discreto anticipo sulla tabella di marcia prefissata, da oggi è operativo lo strumento di calcolo sulle trasformazioni isoterme dei gas ideali.

    Virtual Lab - Isoterma
    Alla scoperta dei motori a combustione esterna - www.scienzalaterale.blogspot.it

  7. #7
    Seguace

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    Lo strumento di calcolo per le trasformazioni isobare dei gas ideali è stato completato

    Virtual Lab - Isobara
    Alla scoperta dei motori a combustione esterna - www.scienzalaterale.blogspot.it

  8. #8
    Seguace

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    Segnalo che ho appena pubblicato la versione beta dello strumento di calcolo per le trasformazioni adiabatiche reversibili.

    Virtual Lab - Adiabatica
    Alla scoperta dei motori a combustione esterna - www.scienzalaterale.blogspot.it

  9. #9
    Seguace

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    Se può interessare, al link di seguito sto fornendo alcune indicazioni su come usare gli strumenti di calcolo presenti sul sito di Scienza Laterale.

    Fai da te & OffGrid • Leggi argomento - Simulatori sui gas e sul vapore
    Alla scoperta dei motori a combustione esterna - www.scienzalaterale.blogspot.it

  10. #10
    Seguace

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    Il primo strumento di calcolo sui cicli termodinamici dei gas è stato appena pubblicato.
    Per visualizzarlo basta cliccare su link di seguito: Virtual Lab - Carnot
    Si tratta di un simulatore per il ciclo di Carnot che nella versione ridotta permette il calcolo del solo rendimento mentre nella versione estesa aggiunge diverse funzionalità che permettono di impostare il ciclo con i valori desiderati e calcola automaticamente il calore fornito, quello dissipato, il lavoro utile e la densità di energia del ciclo (espressa come rapporto fra il lavoro utile e il volume massimo del ciclo).
    Questo strumento è di maggiore complessità rispetto ai precedenti anche nell’uso e pertanto se qualcuno dovesse incontrare qualche difficoltà sono a disposizione per fornire l’aiuto necessario.
    Alla scoperta dei motori a combustione esterna - www.scienzalaterale.blogspot.it

  11. #11
    Seguace

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    Questa discussione ha avuto 15 visite in poco più di 24 ore, ma ancora nessuna replica.
    Il ciclo di Carnot, che spesso viene invocato invano, si conferma argomento ostico e di scarso interesse.
    Alla scoperta dei motori a combustione esterna - www.scienzalaterale.blogspot.it

  12. #12
    Mr.Hyde
    Ospite

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    ciao Yuz ...i problemi sono maggiori di quel che pensi ...guarda qui http://www.energeticambiente.it/acqu...#post119524112 ...leggi dal mio intervento in poi e te ne renderai conto ... qui si parla di trasformare i litri gas in m3 di gas ...oppure di trasformare un gas liquefatto da litri di liquido a litri di gas prodotti ...vedi un po' tu

    come puoi pensare alla comprensione del ciclo di carnot ?

    Francy

  13. #13
    Seguace

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    Ciao Mr.Hyde,
    continuo ad avere la speranza che quello che scrivo venga compreso da chi legge e sto realizzando degli strumenti di calcolo proprio perché vorrei rendere più accessibili molti concetti fisici senza dover entrare per forza nel dettaglio delle formule e dei calcoli.
    Peccato che il Carnot sia stato poco apprezzato (magari si riscatterà con il tempo).
    I prossimi simulatori sono comunque dedicati agli amanti dello Stirling.
    Alla scoperta dei motori a combustione esterna - www.scienzalaterale.blogspot.it

  14. #14
    Seguace

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    Di seguito qualche indicazione per l’uso del simulatore sul ciclo di Carnot.
    Per calcolare l’efficienza del ciclo di Carnot in cui la temperatura fredda è pari a 30°C e quella calda di 100°C basta seguire questi semplici passi.

    Aprire il simulatore che si trova a questo link Virtual Lab - Carnot

    Prima di iniziare a inserire i dati cosa consiglio di rendere la visualizzazione un po’ più compatta premendo sul pulsante “Nascondi introduzione”.

    Cliccare ora sulla casella della temperatura fredda espressa in °C e inserire il valore 30 (la casella interessata è quella che all’apertura del simulatore riporta il valore di default pari a 26,85°C che si trova fra la fascia verde e la fascia azzurra).

    Premere il tasto “Invio” sulla tastiera del proprio PC (oppure cliccare all’esterno della casella dove è stato inserito il dato) per fare aggiornare automaticamente la pagina al valore inserito.

    A questo punto basta inserire il valore 100 nella casella della temperatura calda espressa in °C (la casella interessata è quella che all’apertura del simulatore riporta il valore di default pari a 126,85°C che si trova sopra alla fascia rossa).

    Premere il tasto “Invio” sulla tastiera del proprio PC (oppure cliccare all’esterno della casella dove è stato inserito il dato) per fare aggiornare automaticamente la pagina al valore inserito.

    Nella tabella “BILANCIO ENERGETICO” è riportato il valore dell’efficienza (18,8%) per le condizioni scelte (Tfredda=30°C, Tcalda:100°C).
    Alla scoperta dei motori a combustione esterna - www.scienzalaterale.blogspot.it

  15. #15
    Seguace

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    Il simulatore sul ciclo di Carnot (link Virtual Lab - Carnot ) oltre al calcolo del rendimento permette di ottenere anche altre informazioni.
    Cliccando sul pulsante “Visualizza la versione estesa” diventano visibili altri 4 parametri che l’utente può modificare:

    1) Pmax: la pressione massima del ciclo (pressione nel punto in cui la curva di trasformazione della compressione adiabatica interseca quella della espansione isoterma calda)

    2) Vmin: il volume minimo del ciclo (volume nel punto in cui la curva di trasformazione della compressione adiabatica interseca quella della espansione isoterma calda)

    3) Pmin: la pressione minima del ciclo (pressione nel punto in cui la curva di trasformazione della espansione adiabatica interseca quella della compressione isoterma fredda)

    4) Vmax: il volume massimo del ciclo (volume nel punto in cui la curva di trasformazione della espansione adiabatica interseca quella della compressione isoterma fredda)

    Impostando tali grandezze sui valori desiderati, i rimanenti vengono determinati in modo automatico.

    Nella parte superiore del simulatore sono riassunte le informazioni relative al bilancio energetico:

    1) Calore fornito
    2) Calore dissipato
    3) Lavoro utile
    4) Densità di energia
    5) Efficienza termica
    Alla scoperta dei motori a combustione esterna - www.scienzalaterale.blogspot.it

  16. #16
    Seguace

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    Di seguito sono riportate le istruzioni per stabilire quanto lavoro utile è possibile estrarre da un ciclo di Carnot operante con i seguenti parametri
    Tcalda = 100°C
    Tfredda = 30°C
    Pmin = 1bar
    Pmax = 5bar
    Vmax = 1dm³

    1) Aprire il simulatore cliccando sul link Virtual Lab - Carnot
    2) Cliccare sul pulsante “Nascondi introduzione”
    3) Cliccare sul pulsante “Mostra visualizzazione estesa”
    4) Impostare il numero 100 sulla cella in cui è contenuta la misura di Tcalda espressa in °C e premere il tasto “Invio” sulla tastiera per fare aggiornare i valori
    5) Impostare il numero 30 sulla cella in cui è contenuta la misura di Tfredda espressa in °C e premere il tasto “Invio” sulla tastiera per fare aggiornare i valori
    6) Impostare il numero 1 sulla cella in cui è contenuta la misura di Vmax espresso in dm³ e premere il tasto “Invio” sulla tastiera per fare aggiornare i valori
    7) Impostare il numero 5 sulla cella in cui è contenuta la misura di Pmax espressa in bar e premere il tasto “Invio” sulla tastiera per fare aggiornare i valori
    8) Impostare il numero 1 sulla cella in cui è contenuta la misura di Pmin espressa in bar e premere il tasto “Invio” sulla tastiera per fare aggiornare i valori

    A questo punto è possibile leggere il valore del lavoro utile del ciclo che sarà diverso in funzione del tipo di gas selezionato:

    Lavoro utile con gas monoatomico: 25,2J
    Lavoro utile con gas biatomico: 20,4J
    Lavoro utile con gas poliatomico: 15,6J

    Per determinare la potenza è sufficiente moltiplicare il numero di cicli effettuati in un secondo (frequenza) per il lavoro utile per ciclo.
    Per esempio ipotizzando che avvengano 10 cicli al secondo (frequenza=10Hz), si ottiene:

    Potenza meccanica con gas monoatomico: 25,2J · 10Hz = 252W
    Potenza meccanica con gas biatomico: 20,4J · 10Hz = 204W
    Potenza meccanica con gas poliatomico: 15,6J · 10Hz =156W

    Nei prossimi giorni verrà integrata nel simulatore anche la funzionalità che permette di fare il calcolo della potenza.
    Alla scoperta dei motori a combustione esterna - www.scienzalaterale.blogspot.it

  17. #17
    Seguace

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    Nel simulatore del ciclo di Carnot è stata integrata la funzionalità che permette di calcolare le potenze in funzione della frequenza operativa scelta.
    Alla scoperta dei motori a combustione esterna - www.scienzalaterale.blogspot.it

  18. #18
    Mr.Hyde
    Ospite

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    Ciao Yuz , vorrei rinnovare i miei complimenti verso gli strumenti di calcolo che stai elaborando...

    ritengo siano molto utili

    rinnovo anche la mia stima verso la tua persona , l'argomento è comunque di nicchia

    cordialmente

    Francy

  19. #19
    Seguace

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    Ciao Mr.Hyde,
    ti ringrazio per le parole di incoraggiamento.
    Anche se questi strumenti sono destinati a un pubblico che conosca almeno le nozioni di fisica di base nutro la speranza che possano essere di grande aiuto per tutti nella comprensione dei processi coinvolti nel funzionamento dei motori esotermici.
    Alla scoperta dei motori a combustione esterna - www.scienzalaterale.blogspot.it

  20. #20
    Appassionato/a

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    gli strumenti di Scienza Laterale sono belli, chiari ed interessanti, per lo Stirling finalmente qualcuno dice chiaro e tondo che si ha il rendimento di Carnot se e solo se si ha un rigeneratore perfetto (che non è poco); però si deve anche dire che ciò vale per il ciclo teorico: quello reale, o almeno un po' più "reale", è un'altra cosa.
    Andrebbero pertanto sviluppati i cicli (parlo per tutti i tipi di motore) con criteri un poco più "reali", ad esempio quelli con la teoria isoterma di Schmidt, e lì le cose cambiano: se siete interessati, io li ho sviluppati con Excell, e ve li posso inviare, oppure li trovate nel mio libro (CD allegato) , edito da Sandit Libri.
    Sono praticamente dei simulatori, coi quali si può progettare il motore voluto, ed ottimizzarlo (per esempio il rapporto fra il volume caldo e quello freddo ): ho realizzato parecchi motori in piccola scale, che presento nel libro, e che hanno dati risultati reali abbastanza in accordo con il metodo di calcolo presentato.
    Ora sto sviluppando quelli per il Brayton e l'Ericsson (sempre abbastanza "reali"), e ne vengono fuori delle belle.

  21. RAD
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