un sito francese per motore etirling
http://cm1cm2.ceyreste.free.fr/stirling.html

Eh, tra coca, trans e alcol mi meraviglio che ci stanno ancora dentro con quel budget così limitato... sono stati bravi a spendere così poco... un progetto fiat pensavo costasse di più! :-)

Ciao.... sono un'appasssionato con buoni concetti meccanici teorici e pratici, ho progettato un concentratore solare parabolico ad alto rendimento, che dovrò appena ho del tempo da dedicarci, realizzarne il prototipo per la verifica della temperatura sviluppata nel punto di focale, e la potenza al metro quadro, l'intensità del calore sviluppato, dovrebbe essere due volte e mezzo superiore alla normale parabola utilizzata dall'ENEA con focale esterna
Non è un comune parabolico... la focale è interna ed ho triplicato i metri quadri nello stesso spazio, è un'idea che mi è venuta con il tempo leggendo ciò è stato scritto, realizzato e testato da molte persone e disegando, non sono bravo in matematica, ma nel web c'è tutto ciò che serve per chi non ha gli studi.
Nella mia ricerca mi sono avvalso della conoscenza del disegno e dell'uso di programmi di grafica, sono un fotografo, ma ho studi di congegnatore meccanico ed ho corso per cinque anni in velocità su pista nella classe 125 e 500....svariati anni fà....
Abiamo sempre elaborato i motori da soli, e quelle esperienze pratiche mi sono servite come base per iniziare a comprendere come poter costruire
un motore stirling diverso, senza troppi congegni ed attriti, ho letto ciò che hai scritto aproposito........................................ ............................................
.... Sono fermamente convinto che non serva avere dimensioni gigantesche x avere grandi potenze!!!
basta operare in ambienti chiusi pressurizzati e sigillati (stile compressore frigorifero)...................................... .................................................. ..............
è fin troppo chiaro che in condizioni normali non si puo pretendere potenza da una lattina di coca cola...:
Sono nella fase progettuale del motore stirling che verrà riscaldato direttamente dal parabolico nella testata, vorrei provare a farlo funzionare senza il cilindro di spinta dell'aria raffreddata per diminuire gli elementi passivi che il moto principale deve trascinarsi dietro.
Puoi descrivermi in parole semplici come dovrebbe essere la pressurizzazione per funzionare correttamente, che cosa devo pressurizzare, dovrei mettere sottovuoto tutto il motore..?

Se riesci a trasferire anche "solo" 5 Kw in 3 mmq sei un genio, perchè scambiatori di questo tipo "nanotecnologici" riescono a farli in pochissimi centri di ricerca!

Grazie alex ma c'è molto da fare... dovrò sviluppare correttamente il disegno con le ellissi al millimetro, e dal disegno alle sagome in legno.
C'è qualcuno che può darmi dei consigli.... quale procedimento è il più corretto ? per ottenere il miglior risultato ? con quale programma si potrà poi stampare in proporzioni 1/1.
Io ho utilizzato il calcolatore di solarcooking nel loro sito, per sviluppare il campione, ora và proporzionato.
Il primo prototipo lo farò con il plexsiglass a specchio, ha una qualità eccezzionale e potrò adattarlo alla curvatura della sagoma abbastanza facilmente.
Da ragazzo ho fatto aereomodellismo e penso che più o meno, il procedimento sarà simile alla costruzione di un'ala centinata.....

Attenzione esistono dei limiti tecnici oltre il quale non si può andare a causa delle abarrazioni naturali del disco solare...l'argomento è complesso, ma ti consigli di leggere il libro "L'energia solare nelle applicazioni termiche" risale al 1960 circa lo troverai nella bibloteca della più vicina a te facoltà di fisica!

Questa mattina mi sono letto tutte le email di questo forum e mi rendo conto che ho detto qualcosa di imreciso....
a riguardo di mettere sotto pressione lo stirling... ho chiesto come fare,... (devo metterlo sotto vuoto?) cancelliamo questa ********ria e diciamo che per la mia idea iniziale non è possibile, dato che volevo immettere e far uscire dalla camera di compressione l'aria con un sistema a lamelle, di acciaio chiaramente, visto le alte temperature che si verranno a sviluppare nelle testata del motore, ed anche per diminuire gli spazi, i volumi che fanno da elastico, per ottenere una maggior spinta.
Una domanda a chi vuol rispondermi.... parlando di pressione ambiente... quanto sarà la potenza espressa, maggiore o minore, se la temperatura della testata sarà di 400° o di 600°? questa differenza a che cosa darà luogo... l'espansione sarà maggiore o lo sarà solo il tempo di risposta della spinta dell'espansione?
Ho letto di uno di voi che parlando di dimensioni del motore si preoccupava che anche la testa di accumulo del calore fosse piccola... io avevo pensato ad una superfice tripla, lunga a forma di barra, soprattutto per maggior stabilità e costanza della temperatura, dato che la continua aria che la percorre, la raffredda.
Ho fatto un piccola prova in casa ed è stato l'inizio di questa avventura, ve la mostrerò.. fotograficamente, è molto elementare ma sufficiente per farmi capire che funziona con temperature molto elevate... e cioè dimensioni di parabole considerevoli, ma questo problema ...forse l'ho risolto.
Qualcuno ha detto... deve essere molto semplice, lo penso anch'io.. e cercherò di coinvolgere un'amico che fà... produce motori per deltaplani, vediamo..
non scoraggiatevi, si può avere un motore anche quì.... italiano, a basso costo, se si riesce a farlo funzionare con pochi elementi ed una buona erogazione di potenza.

Dimenticavo... grazie per il consiglio del libro... lo farò.

dunque, iniziamo da alcune considerazioni termodinamiche:

- l'aumento del deltaT (differenza di temperatura tra termostato caldo e termostato freddo) comporta un aumento del rendimento, una diminuzione del deltaT comporta una riduzione del rendimento;
- l'aumento della pressione di esercizio a parità di volume comporta un aumento della potenza del motore;

per aumentare la pressione ed avere quindi una maggiore potenza occorre aumentare la quantità di gas contenuta del motore. questo significa che aumenta anche la quantità di calore necessaria a portarlo alla temperatura che si aveva a pressione minore. scegliendo di fornire la stessa quantità di calore che si forniva a pressione minore, la temperatura del lato caldo scende, riducendo il rendimento.

a questo punto bisogna tenere conto anche del fatto che per riscaldare una maggiore quantità di gas occorre uno scambio termico più efficiente, quindi diventa necessario elaborare sistemi per trasferire meglio il calore.

da ciò, se il ragionamento è giusto, si può anche dedurre anche che a parità di calore fornito, un motore con pressioni di esercizio tendenti allo zero ha un rendimento decisamente più alto, sebbene la potenza sia infima; ciò è vero fintanto che tale calore si traduce in un aumento della temperatura massima raggiunta dal gas.

Tutto vero, aumentando la pressione del gas è necessario fornire maggiore calore... ma hai trascurato un dettaglio: Il DELTA.

Secondo me aumentando la pressione e scendendo ulteriormente la temperatura sul pistone freddo è possibile ottenere lo stesso rendimento sfruttando la stessa temperatura di calore...

Ho detto na boiata? :-)

Saluti
j3n4

è vero, ma occorre fornire energia per auentare il deltaT... sia che tu voglia scaldare, sia che tu voglia raffreddare. quindi si aumenta il rendimento, ma se l'energia per l'organo che provoca l'aumento di deltaT proviene dal motore stesso, parte (se non tutta) della potenza guadagnata con l'aumento di pressione viene spesa lì. c'è da vedere se un incremento ci può essere o no.

Si ma si possono usare molti modi per ottenere del freddo, ad esempio liquidi criogenici o bombole di CO2, influirebbero positivamente sulla performance del motore e sarebbe un esperimento davvero interessante...

Non so... tipo 80° sul pistone caldo e -20° sul pistone freddo... sarebbe una soluzione interessante...
Ad esempio una bombola di CO2 aperta e richiusa quel tanto che basta a raffreddare il pistone, e poi riaperta ad intervalli regolari potrebbe mantenere la temperatura costante tranquillamente al di sotto dello zero.

Se poi il motore in questione riuscisse a sviluppare quanto meno 400W sacrificare 5W per migliorarne la performance non sarebbe una gran perdita... e un cella di peltier da 5W se coibenti bene il tutto potrebbe fare egregiamente questo lavoro....

Ovviamente tutto è rapportato alla quantità di calore e al tipo di motore che vuoi costruire.

A mio parere, riuscire a sfruttare tramite il DELTA dei pistoni una piccola fonte di calore per far girare un motore di discrete proporzioni con una discreta potenza sarebbe un successone, anche perchè lavorandoci in serie si potrebbe sviluppare una notevole potenza.

Non credi?

Saluti
j3n4


I Personal Computer Portatili dispongono di scambiatori termici molto interessanti... utilizzano un gas per portare fuori il + rapidamente possibile il calore dal processore e lo dissipano verso l'ambiente con una ventolina davvero piccola...

Lo scambiatore in questione trasferisce immediatamente fuori il calore e mantiene l'esercizio del processore a temperature estremamente + basse.

Non stiamo parlando di un dissipatore quindi, ma di uno scambiatore di temperature, prende il caldo e lo porta altrove...

Una genialata direi.... :-)

Saluti
j3n4

per comprimere i gas serve energia.

Scusa ma non seguo il ragionamento, puoi spiegarmi meglio?

voglio dire che qualsiasi metodo per aumentare il deltaT richiede energia, la stessa energia che produrresti in più con l'aumento di potenza (che è la fonte del problema, perché più potenza comporta la diminuzione di deltaT a parità di calore fornito).

quindi per risolvere il problema del calo del rendimento annulli i benefici dell'aumento di potenza.
a occhio, direi che non è un buon modo per aumentare la potenza del motore, anzi secondo me è controproducente; si avrebbero sicuramente maggiori benefici aumentando, sì, la pressione, ma fornendo semplicemente più calore in ingresso in modo che il deltaT rimanga costante.

IIIFurlaIII

ma......bah!!!

scusa, è anche logico: a parità di calore fornito nell'unità di tempo, ed a parità di rendimento, il lavoro in uscita nell'unità di tempo (potenza meccanica) è costante.

si può aumentare il calore fornito in modo da aumentare il deltaT e, quindi, il rendimento (e anche la potenza), a patto di migliorare lo scambio termico tra il termostato caldo ed il gas, e si può aumentare la pressione per aumentare considerevolmente la potenza ma ridurre il rendimento.

arriviamo alla conclusione che giocando con questi paramentri è possibile ottenere il compromesso adeguato tra rendimento e potenza anche con motori piccoli, entro i limiti fisici dei materiali che li costituiscono.


Edited by IIIFurlaIII - 14/6/2006, 13:00

scrivi come se il calore fosse qualcosa legato alla temperatura!

Ma hai idea di quanto calore abbia il mare e pure essendo a 30 ° C (circa) te lo sbatti.

Se bruci idrogeno oppure olio, ottieni temperature diverse, immagina con il sole è un concetratore, che quando passa la nuvola ha dinamiche molto particolari.....rifletti magari con un buon libro di termodinamica.

Inoltre puoi avere tanto olio e poco idrogeno raggiungi temperature diverse, inverse al calore fornito.

che io sappia, calore e temperatura sono legati da una elementare legge, alla quale i gas non si sottraggono. non importa la temperatura della combustione, ma quella deve raggiungere il gas e che deve essere mantenuta nell'isoterma "calda". un ciocco di legno che brucia raggiunge le centinaia di gradi, se lo fai bruciare in mare mica la temperatura dell'acqua sale a 200°C... se i ciocchi fossero tanti (= più calore) la temperatura tenderebbe a salire.

se aumenti la pressione aumenti la quantità di gas da scaldare, e quindi la quantità di calore necessaria a portarlo alla temperatura voluta:

Q = m c dT
calore e massa sono direttamente proporzionali, se vogliamo tenere la differenza di temperatura costante;
a parità di massa, aumentando il calore fornito aumenta la differenza di temperatura.

nel caso invece delle isoterme sappiamo che

Q = L

e quindi

dQ/dT = dL/dT
il lavoro compiuto dal sistema nell'unità di tempo è uguale alla potenza termica fornita, il che significa che per aumentare la potenza del motore devo fornire più calore nell'unità di tempo.
come dicevo, quindi, avere maggiore potenza meccanica in uscita fornendo la stessa potenza termica, a parità di rendimento, violerebbe il primo principio della termodinamica; tanto più se la soluzione proposta comporta un calo del rendimento.


non sono un esperto del settore, cerco solo di fare ragionamenti logici. se sbaglio correggetemi ">

Ciao tutti scusate se intervengo in ritardo ma ho avuto un sacco di cose da fare.

Ecco come la penso:

Abbiamo un motore e un DELTA T, da qualche parte ho letto (smentitemi se sbaglio, non sono un pozzo di scienza quindi posso sbagliare), che potremmo paragonare questo deltaT al rendimento di una cella di peltier.

Beh effettivamente testando queste celle ho visto che mantenedo la stessa fonte di calore alla stessa temperatura facendo scendere la temperatura sul lato freddo con del ghiaccio il rendimento aumentava vistosamente anche del 50%

La differenza di temperature tra lato caldo e lato freddo implica quindi un notevole cambio di rendimento... a questo punto sarebbe da accertare se e ripeto SE il deltaT di un motore stirling possiede le stesse caratteristiche.
Se così fosse utilizzando della neve ottenuta dal CO2 potrebbe tranquillamente funzionare sfruttando (dal lato caldo), la temperatura ambiente :-)

Sfortunatamente non sono ne un fisico ne un matematico ne tanto meno un ingegnere meccanico, quindi le mie valutazioni sono attribuibili solo al risultato dei miei esperimenti, lascio a voi il giudizio finale di quanto dico ma se siete interessati vi posso citare i risultati ottenuti con le celle attendibili al 100%.

Nel frattempo continuo con la progettazione del mio nuovo motore... probabilmente troveremo proprio lì la risposta a questa discussione.

Saluti
j3n4

a quanto ne so il rendimento delle celle di peltier cala al calare della temperatura del lato caldo (e di conseguenza di quella sul lato freddo, che però scende più lentamente: ad una riduzione del rendimento segue un abbassamento del deltaT tra le due superfici della cella).

ma al di là di questo, io faccio considerazioni termodinamiche generali: visto che il ciclo è lo stesso, a parità di calore fornito non si possono raggiungere potenze superiori. inserire una pompa di calore opportunamente dimensionata potrebbe aumentare il rendimento grazie all'aumento di deltaT, ma ridurrebbe la potenza disponibile in uscita, in quanto parte di essa verrebbe usata per trasferire calore dal termostato freddo a quello caldo.
e, se non sbaglio, sarebbe vantaggioso solo se il il prodotto tra cop frigorifero della pompa di calore e rendimento del motore è maggiore di 1.

Qualche tempo fa ho fatto delle misure con delle celle sfruttando due tipi di fonti di calore, sostanzialmente la prova ha dato i seguenti risultati:

Cella da 33W.

Utilizzando un termosifone come fonte di calore (circa 50/60°) e un dissipatore sul lato freddo, ha dato circa 1Volt e 0.02A.
Applicando del ghiaccio sul lato freddo non c'è paragone il rendimento si esalta a circa il doppio:
2 Volt e 0.04A

La stessa cella appilcata sulla superfice di un ferro da stiro e ghiccaio sul lato freddo aumenta il rendimento del doppio rispetto alla misura fatta con il termosifone (anche poco +):
4Volt e 1.2A.

Puoi fare una prova con qualsiasi cella applicando le fonti di calore che ho usato io e noterai che la cella erogherà sempre questo tipo di misure ovviamente proporzionate alla potenza della cella.

Che ne dici?

Saluti
j3n4

ah, ma allora stiamo parlando di due cose diverse ">

tu parli dell'effetto seebeck, in questo caso la cella viene sfruttata come generatore. intanto diciamo subito che il rendimento di una cella ad effetto seebeck arriva difficilmente al 10%, quindi le macchine termiche sono molto più vantaggiose.

è ovvio che il rendimento aumenta all'aumentare del deltaT, sia nelle celle termoelettriche che nelle macchine termiche, ma torno a ripeterti che, indipendentemente dal metodo usato per incrementare questo deltaT, non puoi aumentare la potenza senza aumentare il calore fornito al sistema.

E' proprio qui che ti volevo!
Se leggi bene i valori che ti ho riportato nel precedente post noterai una produzione di potenza maggiorata di circa il 50%, sfruttando la stessa fonte di calore alla stessa temperatura.
Il ghiaccio ha aumentato il deltaT e di conseguneza avendo la stessa fonte di calore è comunque aumentato il rendimento.

L'unica cosa che invece mi lascia perplesso è sapere che tipo di incidenza può avere sui motori.

Se si comportasse alla stessa maniera avremmo spostato il problema anzichè sul calore sul freddo, ma come ti ho detto esistono molti modi per ottenere del freddo a costi bassi... sarebbe un costo ma per come la vedo io è + facile realizzare un motore che consuma poco piuttosto di uno che va graits, (costo dei liquidi criogenici).

Senza considerare che da quel 50% di produzione in più potrebbe essere fattibile sfruttarne una piccola parte per ottenere del freddo sfruttando ad esempio una piccola cella di peliter.

Saluti
j3n4

P.S. Ovviamente negli esempi che ho citato prima, la differenza di produzione fra il termosifone e il ferro da stiro conferma pienamente quello che dici, ma in effetti io sto parlando di "ottimizzazione" di un sistema che già fornisce una certa potenza sfruttando una certa fonte di calore, è possibile aumentarne quindi la potenza applicando una fonte di freddo, se la produzione fosse maggiorata di circa il 50% non puoi trascurare questo dato perchè significa che dai per scontato che la conversione del freddo in lavoro sia solo fatica sprecata mentre penso che invece sia possibile sfruttare una piccola parte della produzione che si ottiene in più per produrre nuovamente del freddo e avere comunque un guadagno.

Edited by j3n4 - 18/6/2006, 14:30

allora torniamo al discorso che ho fatto prima: QUALUNQUE metodo usi per aumentare il deltaT comporta una spesa in energia. per raffreddare il pistone freddo occorre spendere energia (ad esempio quella necessaria a comprimere i gas come CO2 o N2 per farli passare ad un altro stato di aggregazione), quindi il rendimento globale del sistema non aumenta.

E' vero, ma se così fosse nessuno avrebbe inventato il motore a benzina, perchè consumerebbe la benzina.

Cmq a parte questo discorso io non ho mai detto che avevi torto ho solo detto che sfruttando la produzione maggiore ottenuta con il freddo potrebbe e ripeto "potrebbe" essere possibile sfruttarne una parte per generare nuovamente il freddo ottenendo comunque un piccolo guadagno.
Ora non ti so quantificare il QUANTO perchè non sono sicuro di quanto incida il deltaT sui motori stirling, ma se per assurdo fosse del 50% su un motore che sviluppa 500W applicando del ghiaccio avremmo 1KW e non mi pare poco.
Cmq io sto costruendo questo motore anche per fare questo tipo di test, presto lo sapremo.

Saluti
j3n4

beh, sapere di quanto influisce è semplice, almeno a livello teorico. più che altro, non è più vantaggioso rispetto all'aumentare la temperatura del termostato caldo. questo perché per raffreddare il termostato freddo occorre compiere un lavoro maggiore dell'energia che verrà sottratta al termostato freddo, lavoro che va prodotto a partire da energia termica. sarebbe più furbo utilizzare in partenza tale energia termica sul termostato caldo per alzare la temperatura e/o aumentare la potenza.

Siamo sempre lì, tutto sta a vedere quanto aumenta il rendimento se si raffredda l'altro pistone, se il guadagno è poco allora è come dici tu non vale la pena.

Innanzi tutto ciao a tutti sono nuovo del forum.

Mi laureo in Ingegneria meccanica di secondo livello tra pochi mesi e sono specializzato in propulsione terrestre.

Sono molto colpito dalle vostre discussioni e le trovo molto interessanti.

Anche i discorsi exergetici sul mare non sono errati: l'exergia infatti è la "bontà" dell'energia e deriva dall'accopiamento del primo e del seconto principio della termodinamica in cui si fa anche riferimento ad un termostato scelto opportunamente.

Un pentolino pieno di acqua bollente consente con piccole energie bollire un uovo, il mare che ha una energia smisurata non lo permette: il pentolino ha alta exergia, il mare bassissima.


Un mio amico di università ha uno zio eccentrico e mi ha chiesto consigli per un motore stirling. La sua idea è quella di concentrare su una serpentina il calore di una parabola di 2m di diametro (su cui stiamo facendo un po di calcoli anche per la resistenza erodinamica) per produrre vapore che sarà usato o per alimentare il termostato a Tsup del motore stirling o per far espandere i gas in una piccola turbina (Hyp poco probabile per i bassi rendimenti e per averli alti ci vogliono turbinette a geometria variabile da controllare via software...magari in un secondo momento :-) ).

Comunque ora mi do l'ultimo esame 3/7 (EVVIVA!) e poi seguirò sicuramente il forum perchè la cosa mi intriga molto!



Ciao a tutti!

Ciao LukeNukem!
Benvenuto nel forum e in bocca al lupo per gli esami! :-)

Io sto progettando un motore stirling, quando avrai dato l'esame e avrai un pò di tempo se vuoi darmi una mano ne sarò felice. :-)

Saluti
j3n4