Discussione: Potenza e rendimento "STIRLING GIOCATTOLO"

Vorrei porre un' altra domanda agli esperti del forum. Tra le varie discussioni lette non ho trovato dei dati tecnici sui piccoli stirlin che si trovano normalmente il commercio nel settore del modellismo (sia alta che bassa differenza di temperatura).
Mi piacerebbe sapere che potenza sono in grado di sviluppare e approssimativamente il liro rendimento reale.

Grazie Marco

Ciao Marco
E gia troppo se girano,i modellini, il loro obbietivo e' piu' che altro scenografico, qiundi rendimenti prossimi allo zero.

Ciao a tutti

CITAZIONE (marco-sun @ 1/2/2008, 13:13)

Vorrei porre un' altra domanda agli esperti del forum. Tra le varie discussioni lette non ho trovato dei dati tecnici sui piccoli stirlin che si trovano normalmente il commercio nel settore del modellismo (sia alta che bassa differenza di temperatura).
Mi piacerebbe sapere che potenza sono in grado di sviluppare e approssimativamente il liro rendimento reale.

Grazie Marco

Ciao marco-sun non è vero che non hanno potenza io ci faccio girare un modello di lancia...
Su QUESTO sito di Uwe Molch c'è un modellino che dichiara 3,5 Watt di potenza! una meraviglia!!

Salutoni
Furio57

Ma il calore dei tubi non gli si trasmette a tutto il resto del motore arroventandolo? Non mi pare che ci siano circuiti di raffreddamento...

Ciao a tutti

CITAZIONE (Lawrence @ 1/2/2008, 16:00)

Ma il calore dei tubi non gli si trasmette a tutto il resto del motore arroventandolo? Non mi pare che ci siano circuiti di raffreddamento...

Ciao Law guarda meglio! E' raffreddato ad acqua! nota la camicia di raffreddamento...

Salutoni
Furio57

Edited by Furio57 - 3/2/2008, 16:11

CITAZIONE

Ma il calore dei tubi non gli si trasmette a tutto il resto del motore arroventandolo? Non mi pare che ci siano circuiti di raffreddamento...

Quel' flessibile, stile lavandino, mette in comunicazione le intercapedini ove scorre l'aqcua di raffreddamento.
Domanda, ma, la parte calda e la parte fredda del dislocatore saranno mica troppo vicine?
Cosi a naso mi fa' pensare che' ci sarebbe troppa trasmissione termica nel metallo dalla zona fredda a quella calda ?!
Magari ce' un guarnizione refrataria per disacopiare termicamente...

?
é raffeddato ad aria!!

La trasmissione longitudinale di calore determina sì una diminuzione del rendimento, ma abbastanza limitato dato che la parte calda determina sempre lavoro quindi tende in qualche modo a raffreddarsi con l'espansione del gas. In effetti nei testi sacri quando si parla di perdite per trasferimento di calore interno ci si concentra subito sulle perdite per trasporto di calore da parte del displacer (effetto navetta) difficilmente quantificabile e meno su quello conduttivo.

Qello che dico io e' in pressione, si vede il manometro, e dal disegno si vedono chiaramente le intercapedini, almenoche' , fanno circolare aria, ma non ne vedo il senso...
Vedi bene che ha un flessibile idraulico dal dislocatore al pistone di lavoro, collega le rispettive intercapedini.

Ciao a tutti

CITAZIONE (SGF @ 2/2/2008, 18:18)

...Quel' flessibile, stile lavandino, mette in comunicazione le intercapedini ove scorre l'acqua di raffreddamento...

Ciao SGF, ma che motore hai visto?
Si parlava di questo qui sotto.



Salutoni
Furio57

lo aricerco e lo postoqui--qui

Edited by SGF - 4/2/2008, 00:24

Scusatemi, mi erano sfuggiti un paio di post.
Avevo capito che si parlasse del modellino da 3,5 W
Ma la mia considerazione rimane universale

I modellini se ben fatti possono dare dei rendimenti intorno al 3-5%, ma essendo molto piccoli, senza rigeneratore, lavorando a pressione ambiente, ed avendo un attrito meccanico notevole per le loro dimensioni non possono raggiungere certi livelli, poi il calore fornito che dovrebbe occuparsi di portare il volume d'aria ad un certa pressione viene disperso parecchio altrove senza essere sfruttato bene. Realizzando un ministirling ma proprio ben fatto, quindi con minirigeneratore, pressione di lavoro alta, materiali e meccanica buoni, si possono raggiungere i rendimenti di quelli di dimensioni maggiori. Però è anche vero che non ne vale la pena costruirli, perchè i costi di produzione supererebbero parecchio quelli dei pannelli fotovoltaici, ed inoltre varrebbe lo stesso discorso di quelli grandi, dovrebbero lavorare con temperature di 500 e passa gradi, quindi se sfruttati diversamente da concentrazione solare o bruciatore a gas dove li impieghi?

L'alternativa che ha fatto una ditta che avevo visto su internet è uno stirling che lavora a 0,3 bar ed è di tipologia dei modellini, peccato che ha una circonferenza di 120cm! è stato fatto per il solare ed ha una resa massima del 12%.

Gli stirling che avete citato nei link sono i classici che lavorano ad alta pressione e alta temperatura, senza una fonte di calore concentrata nella zona dove vedete le serpentine non servono a nulla....

Ma io dico sempre: le turbine a vapore possono tirare rendimenti del 70%, ma perchè non sperimentare su quelle? infondo il calore di cui necessitano è lo stesso, ma sono molto più semplici da realizzare, quantomeno a livello modellistico, perchè andando sul professionale le pale devono essere di materiali speciali per non usurarsi presto...

Ciao a tutti

CITAZIONE (tecnonick @ 4/2/2008, 13:21)

...le turbine a vapore possono tirare rendimenti del 70%, ma perchè non sperimentare su quelle?

Ciao tecnonick perchè realizzare una turbina non è cosa semplice e comunque questo è un forum sul motore stirling!

Salutoni
Furio57

CITAZIONE (Furio57 @ 4/2/2008, 13:44)

Ciao a tutti

CITAZIONE (tecnonick @ 4/2/2008, 13:21)

...le turbine a vapore possono tirare rendimenti del 70%, ma perchè non sperimentare su quelle?

Ciao tecnonick perchè realizzare una turbina non è cosa semplice e comunque questo è un forum sul motore stirling!

Salutoni
Furio57

Ciao Furio, permettimi di dirti che ti sei sbagliato 2 volte, la prima è perchè non è affatto vero che è complicato realizzare una turbina a vapore, tutto dipende dalla tipologia che si necessita, ed in caso di modellino è molto più semplice una turbina rispetto ad uno stirling, infatti utilizza una sola girante ed ha ottimi rendimenti che vanno ben oltre quelli dei modellini stirlin, riguardo "questo è un formu degli stirling" non ci siamo, questo è un forum MOTORI A COMBUSTIONE ESTERNA (Stirling-Rankine) e quindi è lecito perlare di cicli a vapore, e far notare appunto che potrebbero essere più semplici rispetto agli stirling, anche perchè poi sono quelli comunemente utilizzati.........

A questo punto ci vuole il domandone tremendo. Ma secondo voi, a parità di delta T circa 500K, a parità di calore disponibile intorno ai 10KWh o diciamo di 36MJoule, se di buona costruzione, parliamo dello stato dell'arte, non di ciofeche, quale può essere il motore che rende di più, all'albero il rankine (turbina o pistone) o lo stirling? E perchè?

Sicuramente una turbina, però una turbina per potenze del genere è parecchio costosa, per via dei materiali necessari per realizzare le pale, che in questo caso tra l'altro sarebbero multistadio, ed è proprio per via del multistadio che si ottengono rendimenti altissimi, infatti a differenza di uno stirling che è in grado di sfruttare solo il rigeneratore, la turbina sfrutta in varie fasi tutta la pressione del vapore, ed inoltre è priva di manovellismi e meccanica in genere, 2 coscinetti e sei aposto.

Ci sono molte tipologie di turbine a vapore, ma tutte sono accomunate da una cosa: hanno un ottimo rendimento.

Il problema però, è che i sostenitori dei motori stirling sostengono che, appunto, i motori stirling hanno un rendimento maggiore.
Ed i sostenitori di altre cose, sostengono il contrario.
Io non voglio sostenere nè l'uno nè l'altro, ma, mettiamo che il costo non conti più di tanto e quindi fare le palette non sia un problema. Perchè "sicuramente" una turbina? E di quanto di più di uno stirling?
Mettiamo pure che il carico da far muovere sia un generatore elettrico a 1500 N/1' con la maggior coppia possibile. Cosa mi dice che ottengo maggior rendimento termico da una turbina piuttosto che da uno stirling? Matematicamente, fisicamente parlando.

È vero che una turbina a vapore ha solo dei cuscinetti di banco, ma il numero di giri di solito è molto elevato e quindi occorre una riduzione di solito. Poi necessita di tenute assiali in ceramica o altro per evitare le perdite interstadio.
Lo stirling, per contro, ha da muovere il displacer che è inerte di per se ed è allergico agli alti regimi di rotazione. Poi ci sono problemi di tenuta del gas tra i pistoni e tra i pistoni e l'esterno, c'è la perdita di rendimento dei due scambiatori, quello caldo e quello freddo...
Così a occhio e croce siamo 1 a 1 palla al centro. O no?

assolutamente no, se ti fai un giro in internet e cerchi le case che producono le turbine (sopratutto case americane) ti rendi conto che non è cosi, il fatto che la turbina è multistadio ti dovrebbe già chiarire le idee, è come mettere 5-7 stirling in parallelo......

Le tenute ceramiche non sono assolutamente necessarie, perchè le turbine a VAPORE non vanno oltre i 3-5000 giri.

E ben risaputo che ogni tipologia di turbina ha rendimenti maggiori, anche quelle dei jet rendono più di un comune motore a scoppio, ma molto di più....


Aparte che poi comunque diciamo che pure io sono un sostenitore stirling, ma perchè mi piace quel motore, perchè se dovessi farne un uso particolare opterei sicuramente per una turbina, certo, lo stirling ha un vantaggio: volendo se ci si accontenta di un 10-12% si può lavorare con differenze di temperatura molto basse, mentre con una turbina sei costretto a produrre vapore.


Edited by tecnonick - 4/2/2008, 18:48

Quanto e' il rendimento di tutto il ciclo per fare andare una turbina???

CITAZIONE (tecnonick @ 4/2/2008, 14:09)

CITAZIONE (Furio57 @ 4/2/2008, 13:44)

Ciao a tutti

CITAZIONE (tecnonick @ 4/2/2008, 13:21)

...le turbine a vapore possono tirare rendimenti del 70%, ma perchè non sperimentare su quelle?

Ciao tecnonick perchè realizzare una turbina non è cosa semplice e comunque questo è un forum sul motore stirling!

Salutoni
Furio57

Ciao Furio, permettimi di dirti che ti sei sbagliato 2 volte, la prima è perchè non è affatto vero che è complicato realizzare una turbina a vapore, tutto dipende dalla tipologia che si necessita, ed in caso di modellino è molto più semplice una turbina rispetto ad uno stirling, infatti utilizza una sola girante ed ha ottimi rendimenti che vanno ben oltre quelli dei modellini stirlin, riguardo "questo è un formu degli stirling" non ci siamo, questo è un forum MOTORI A COMBUSTIONE ESTERNA (Stirling-Rankine) e quindi è lecito perlare di cicli a vapore, e far notare appunto che potrebbero essere più semplici rispetto agli stirling, anche perchè poi sono quelli comunemente utilizzati.........

Ciao tecnornik può anche darsi che mi sia sbagliato, ma i modellini che ho visto realizzati di turbina a vapore facevano letteralmente ridere e pure la loro potenza...comunque il bilanciamento della girante non è uno scherzo, per il resto comunque non è un forum per turbine a vapore, ma su motori poco conosciuti.

Salutoni
Furio57

Be Furio, il signor Rankine lavorava su turbine, ed il nome del forum mi pare chiaro no? non vedo per quale motivo te la devi prendere perchè uno ha un'idea diversa dalla tua, e un'idea che non è un'idea ma una realtà confermata, le turbine rendono di più di un motore stirling

Poi certo, la turbina da 10 chilowatt va bilanciata, ma se per quello anche il volano di uno stirling da 10 chilowatt non è uno scherzo da bilanciare no? quindi..... ogniuno faccia le sue scelte!

Io di certo se dovessi fare recupero calore da fonti ad alta temperatura utilizzerei turbine, forse è dello stesso parere anche l'enel, non trovi?

Quindi non si sperimenta piu' lo stirling perche la turbina rende di piu'?

Hai pensato che lo stirling puo' avere altri vantagi? e che i recuperi si possono fare anche con gli stirling?

CITAZIONE

Quanto e' il rendimento di tutto il ciclo per fare andare una turbina???

compreso il trattamento aqcua?

Scusatemi se insisto, ma una turbina da aereo non è una turbina a vapore basata sul circlo Rankine ma piuttosto su un ciclo Bryton. E non è una una semplice turbina ma un "reattore" compressore/turbina da potenze paurose. Non lo considererei nella nostra classifica. Neppure le turbine da 4GW di una centrale enel, sono troppo grandi, e come è assodato, grande vuol dire buon rendimento. Io avevo proposto motori di uguale potenza all'albero altrimenti non ha un gran senso la comparazione. Le cose che possiamo trascurare, perchè solo di rendimento stiamo parlando, sono la parte tecnologica ed economica. Io credo che anche le turbine a vapore debbano montare delle tenute in ceramica altrimenti 20Bar escono dovunque e tornano pure indietro dal bordo della turbina. Inoltre c'è anche l'effetto spinta sull'albero ecc... ma questo non conta. Non credo che il fatto di avere più stadi sia indice di buon rendimento di per se, ma un semplice requisito. Quello che conta è il rendimento, globale di tutto il ciclo. Dal generatore di vapore al surriscaldatore, alla turbina fino al condensatore. Per il salto termico, vale sempre il rendimento teorico del ciclo di carnot, oltre il quale non è possibile andare, e se il salto di temperatura è il solito come abbiamo imposto, il limite per entrambi, sarà sempre il medesimo. Ora quello che fa la differenza a questo punto è il rendimento "Pratico" nelle medesime situazioni per entrambi i tipi di motore, cioè per lo stirling e per la turbina. Quello che dice Tecnonick è confortato dalle notizie che ci sono in rete, ma nessuno credo abbia mai fatto seriamente delle comparazioni. E credo che questo sarebbe interessante approfondire, non solo a parole ma anche con argomenti di fisica/tecnologia/meccanica.
Non credete che sarebbe interessante?

Lawrence, infatti quello che vorrei farvi capire, è che ne vale la pena approfondire, perchè seriamente ci sono ditte che propongono turbine da 1kw a 10 megawatt con rendimenti in conversione calore-elettricità molto molto elevati, mai raggiungibili da uno stirling.

Ora se parliamo di modellini è semplice, si fa una miniturbina e con la stessa fonte di calore si fa un confronto con uno stirling, il discorso dei 20 bar non è per la turbina, lo è per tutti i motori che lavorano a queste pressioni, non a caso uno stirling da 20 bar ha tenute ceramiche o quantomeno in teflon caricato graffite.

Io credo che la complessità della mini turbina si appunto tutto il meccanismo che ti serve per evitare le perdite di calore, quindi a partire dal boiler ad arrivare alla turbina va tutto coibentato per bene.

Ma ci sarebbe un'alternativa: al posto di fare un boiler, si utilizza una zona calda in prossimità del getto di vapore su cui pompare l'acqua, in questo modo le perdite sarebbero inferiori, ma volendo vedere le perdite ci sono anche nei modellini stirling, infatti la fiamma che sta sotto alla base dello stirling non viene sfruttata al 100%.

Poi.... oltre alle turbine a vapore, esistono anche i motori a vapore no? bene, sempre da ricerche in rete, questi offrono rese ben superiori a quelle dello stirling, dovete sempre ricordare che nello stirling il vincolo primario è il fluido di lavoro, che solitamente nei modellini è aria, infatti non a caso per tirare il 22% di resa usano idrogeno o elio!

Il vapore è vapore, e una volta generato deve uscire da qualche parte! anche le centrali nucleari usano turbine a vapore, perchè non montano stirling?

Per non contare che la pressione che genererebbe una caldaietta si potrebbe fruttare per azionare una turbina ad acqua, l'acqua in un altro serbatoio viene pompata sulla girante della turbina grazie alla pressione che genera il vapore....

CITAZIONE (tecnonick @ 5/2/2008, 09:43)

Lawrence, infatti quello che vorrei farvi capire, è che ne vale la pena approfondire, perchè seriamente ci sono ditte che propongono turbine da 1kw a 10 megawatt con rendimenti in conversione calore-elettricità molto molto elevati, mai raggiungibili da uno stirling.

Non saranno per caso turbogas?

CITAZIONE

Ora se parliamo di modellini è semplice, si fa una miniturbina e con la stessa fonte di calore si fa un confronto con uno stirling, il discorso dei 20 bar non è per la turbina, lo è per tutti i motori che lavorano a queste pressioni, non a caso uno stirling da 20 bar ha tenute ceramiche o quantomeno in teflon caricato graffite.

Io credo che la complessità della mini turbina si appunto tutto il meccanismo che ti serve per evitare le perdite di calore, quindi a partire dal boiler ad arrivare alla turbina va tutto coibentato per bene.

Ma ci sarebbe un'alternativa: al posto di fare un boiler, si utilizza una zona calda in prossimità del getto di vapore su cui pompare l'acqua, in questo modo le perdite sarebbero inferiori, ma volendo vedere le perdite ci sono anche nei modellini stirling, infatti la fiamma che sta sotto alla base dello stirling non viene sfruttata al 100%.

Si, certo, ma i modellini non dicono nulla di certo. Dipende da come sono costruiti e la tecnologia lascia per lo più a desiderare. Io parlavo di un "oggetto" di dimensioni decenti molto oltre il modellino, impiegando tecnologie moderne a livello professionale insomma.

CITAZIONE

Poi.... oltre alle turbine a vapore, esistono anche i motori a vapore no? bene, sempre da ricerche in rete, questi offrono rese ben superiori a quelle dello stirling, dovete sempre ricordare che nello stirling il vincolo primario è il fluido di lavoro, che solitamente nei modellini è aria, infatti non a caso per tirare il 22% di resa usano idrogeno o elio!

Ecco, anche di questo 22% non ne sarei così sicuro. Tu prendi un buon motore endotermico e misura l'efficienza reale... se non è esattamente un motore da competizione il tuo 22% dell'energia termica è una buona approssimazione. Come può un motore esotermico, con tutte le perdite di scambio tra sorgente di calore e gas... e tra gas e sorgente refrigerante raggiungere un rendimento del genere?

CITAZIONE

Il vapore è vapore, e una volta generato deve uscire da qualche parte! anche le centrali nucleari usano turbine a vapore, perchè non montano stirling?

Per non contare che la pressione che genererebbe una caldaietta si potrebbe fruttare per azionare una turbina ad acqua, l'acqua in un altro serbatoio viene pompata sulla girante della turbina grazie alla pressione che genera il vapore....

Sulle centrali grosse, il motivo c'è, perchè una turbina enorme come un motore enorme, hanno un rendimento sufficiente. E come hai detto giustamente, la turbina ha meno parti in movimento di un motore.

Ma ritorniamo al nostro 10KW che è un motore microscopico rispetto alle turbine da 8GW...
Ma che è quello che servirebbe ad una famiglia o ad un condominio. Fisicamente parlando, perchè dovrei avere un motore stirling o una turbina a vapore con un rendimento simile ad un buon motore endotermico? Il dubbio sta proprio lì...