Discussione: Stirling no- piston

Non è il rapporto tra lo stantuffo e stelo che deve essere basso, bensì la differenza tra le due aree che deve essere di molto a favore dello stantuffo.
Il segreto del buon funzionamento del dislocatore in questa configurazione è dato dal fatto che, a parità di pressioni dai due lati, la forza che viene impressa dallo stantuffo è molto superiore alla forza che viene impressa dalla Camera di Stirling sullo stelo, essendo le rispettive superfici di pressione molto diverse tra loro. Tanto per semplificare il concetto, se nel cilindro viene spostato un volume di 100cc, il volume spostato dello stelo potrebbe essere di 20 o 30 cc, quindi il dislocatore si muove in senso favorevole.

Compensare il peso del dislocatore aumentando la pressione del vaso "adiabatico", rischia di compromettere il funzionamento dell'insieme, anche se di questo non sono completamente sicuro.
Penso comunque che sia preferibile saltare il problema posizionando dentro la camera di Stirling, o anche dentro il pistone, una molla calibrata che annulli praticamente il peso del displacer.

... o "Vaso adiabatico" è il vero punto critico del sistema....
Per me dovrebbe essere riservato solo all'accumulo e alla restituzione delle pressioni oscillatorie che avvengono nel processo. Ogni altro suo uso potrebbe essere scorretto.
Vanno stabiliti in modo molto preciso la pressione di carica e il volume iniziali.
E' solo durante il funzionamento del motore che la pressione media del vaso deve essere pari alla media matematica della pressione della camera di Stirling, così pure il volume medio ideale (forse il doppio di quello spostato dal pistone del displacer) dovrebbe essere raggiunto solo durante il funzionamento...

Meglio l'olio perché oltre a lubrificare, fa meno spazio morto.
Diventa un free-piston a movimentazione esterna...

Illustro dei miglioramenti possibili in fase di realizzazione.

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1258744468

.

Ciao rampa. Scusa per l'assenza ma il lavoro mi sta molto stressando ultimamente. Pensa che ti sto scrivendo da Shanghai.
Non per ritornare su cose già dette, però non mi è chiaro il funzionamento delle unidirezionali.
L'altra volta nel dilungarmi sulla spiegazione dello "Stirling ported engine" mi sono purtroppo dimenticato di porre una domanda fondamentale:
Quando il dislocatore sale va tutto bene, il fluido passa dallo spazio caldo a quello freddo contraendo il volume, ma quando il dislocatore scende come fa il fluido a passare al contrario visto che tutte e due le valvole sono nello stesso senso?
E se invece hai previsto di far passare il fluido nell'intercapedine tra dislocatore e cilindro (a parte che è una soluzione adatta praticamente solo a modellini) il tutto funzionerebbe, ma sei sicuro che gli eventuali vantaggi (io non riesco a vederli premetto) non siano mangiati dalla caduta di pressione sulla valvola? In un low delta T anche le differenze di pressione sono piccole e la laminazione nei seggi valvola diventa percentualmente importante.
Ci aggiungo che questa ultima configurazione ipotizzata comporterebbe un trasporto parassita di calore dalla parte calda a quella fredda. Infatti in fase di riscaldamento (dislocatore discendente) il gas che va ad espandersi è quello caldo che supera la valvola e fa scendere l'olio. Ma in fase di raffreddamento (dislocatore ascendente) questo stesso gas passerà direttamente nella parte fredda del motore attraverso la seconda valvola unidirezionale bypassando il rigeneratore e non potendo essere recuperata.
Quindi quello che viene bypassato è il rigeneratore, cosa assolutamente penalizzante per il rendimento. Lo "Stirling ported engine" invece faceva il contrario. Bypassava gli scambiatori (caldo in raffreddamento e freddo in riscaldamento) facendo lavorare solo il rigeneratore. Come già spiegato nel precedente post questo era termodinamicamente a favore del rendimento, ancorchè numericamente valido solo se il rigeneratore era poco efficiente. Diversamente il piccolo incremento veniva mangiato dalle solite laminazioni nelle valvole.
Spero di aver spiegato bene la materia. Comunque sono disponibile sempre per aprofondimenti.

Ciao Stranamore, lo stress fa bene... se non è troppo... ( la misura del troppo è data da quanto piace il proprio lavoro e io so che a te il tuo lavoro ti piace ! ) Fortunato pure, che puoi girare un po' il mondo !

Le valvole unidirezionali non hanno lo stesso verso, una esce dalla camera e una ci entra.
E qui sono costretto a ripetermi, mi scuso...(#100-101-103), ma forse sono io che non riesco a capire i tuoi dubbi. Vorrei vedere poi questo "Stirling ported engine", forse riuscirei a capire finalmente di cosa si parla.
La valvola che esce dalla camera consente al gas in fase di espansione isoterma di conservare la Tmax se non addirittura di riscaldarsi ancor di più, permettendone l'uscita solo dalla parte calda e bypassando la parte fredda della camera. E' un vantaggio.
Quella che ci entra, obbliga il gas nella contrazione isoterma a raffreddarsi venendo a contatto solo con la parte fredda della camera di Stirling, ma sopratutto ne impedisce l'entrata dalla parte calda. E anche questo lo vedo come un vantaggio.
Le valvole suddette non hanno che pochissima resistenza. Prevederei l'uso di quelle da ritegno tipo clapet.

E qui mi rendo conto che sto per scatenare un putiferio nel forum... ma tant'è, io la penso e la vedo così !

Il rigeneratore. Sul mito del rigeneratore sono arrivato, pensandoci ben bene, a formulare una regola che per me è generale e assoluta:
Il rigeneratore deve funzionare solo nella fase di dislocamento del gas
o almeno dovrebbe quanto più possibile essere così.
Quindi se il dislocatore munito di rigeneratore si muove troppo precocemente (quando cioè la fase isotermica non è praticamente ancora completata) il rigeneratore produce un effetto termodinamico addirittura opposto.
Il rigeneratore va benissimo nello Stirling tipo alfa, può diventare problematico negli altri due, oltre che nel free-piston e nel ringbom, dove deve essere ben proposto, altrimenti è meglio che non ci sia proprio...
Diffido dei rigeneratori esterni alla camera, non riesco a concepirli proprio.

E qui avanzo una considerazione generale: se si vuole che uno Stirling reale renda il più vicino possibile a quanto rende quello teorico, bisogna che le quattro fasi del processo termodinamico avvengano il più possibile in modo distinto. Non solo, ma il movimento del displacer dovrebbe avvenire nel modo più rapido possibile nel momento giusto.
Quindi le fasi del movimento termodinamico sono sempre quattro ma due si sdoppiano (mettendoci il movimento del displacer e la rigenerazione) e diventano queste:
1 - riscaldamento isocoro (a flusso chiuso)
2 - espansione isoterma (a flusso aperto dalla parte calda)
3 - dislocazione del gas in fase fredda (a flusso chiuso e con rigenerazione)
4 - raffreddamento isocoro (a flusso chiuso)
5 - contrazione isoterma (a flusso aperto dalla parte fredda)
6 - dislocazione del gas in fase calda (a flusso chiuso e con rigenerazione)

Realizzato in questo modo uno Stirling dovrebbe rendere moltissimo...
Il SOD del post 119 potrebbe avvicinarsi a questo modello di funzionamento.

Originariamente inviata da rampa

1 - riscaldamento isocoro (a flusso chiuso)
2 - espansione isoterma (a flusso aperto dalla parte calda)
3 - dislocazione del gas in fase fredda (a flusso chiuso e con rigenerazione)
4 - raffreddamento isocoro (a flusso chiuso)
5 - contrazione isoterma (a flusso aperto dalla parte fredda)
6 - dislocazione del gas in fase calda (a flusso chiuso e con rigenerazione)

Quasi corretto, ci sono due casi da distinguere:
-1- il gas comprime l'olio al di fuori della "camera di stirling"; in questo caso se non si interpone un rigeneratore tra la camera e l'olio tutta l'energia termica del gas va a peggiorare lo scambio termico, rendendo necessario smaltire più calore nella parte fredda; in pratica il gas farà da vettore di calore
-2- il gas comprime l'olio direttamente all'interno della camera; in questo caso il doppio circuito è controproducente perché sarà l'olio rientrando in alto a fare da vettore di calore; accumulerà calore rientrando e lo trasporterà in basso per gravità

L'uso delle due valvole unidirezionali ha senso solo se il rigeneratore è esterno, altrimenti sono completamente inutili.
Faccio uno schizzo per spiegare come intendo io l'uso delle valvole, in pratica il gas deve passare in un'intercapedine (meglio ancora in una serpentina) quando entra, in maniera da scaldarsi o raffreddarsi in maniera ottimale ed invece uscire passando per un condotto più breve così da non variare di temperatura, naturalmente il pistone del dislocatore dev'essere quanto più preciso possibile in maniera da limitare i trafilamenti ma costringere il gas a passare per il rigeneratore. Questa soluzione non è applicabile nel caso in cui l'olio sia all'interno della camera.

L'interpretazione di DinoDF è corretta. Questo è il corretto uso delle valvole per ralizzare un "ported Engine".
Le valvole devono garantire di bypassare lo scambiatore caldo quando il fluido torna verso la parte fredda in modo da non assorbire calore a bassa pressione che poi dovrebbe essere trattenuto dal rigeneratore per essere riutilizzato nel ciclo successivo. Viceversa per lo scambiatore freddo.
Come correttamente mostrato da DinoDF però le valvole, introducendo un ramo di bypass, introducono volumi morti aggiutivi, oltre naturalmente alle perdite di carico fluidodinamiche. Come avevo spiegato in qualche post indietro se il rigeneratore è molto efficiente è controproducente introdurle.
Come le ha messe rampa invece comportano trasporto di calore parassita. Esce del gas caldo dal lato superiore e rientra nella parte inferiore dove viene raffreddato dallo scambiatore freddo. Questo calore non partecipa al ciclo termodinamico e quindi è perso.
Non a caso negli stirling gamma il collegamento con il pistone di potenza è unico.

Quoto il movimento a scatti del dislocatore, ma le fasi sono sempre e solo 4. Infatti le fasi di spostamento del fluido sono per definizione isocore. Il dislocatore sposta il fluido tra la camera sopra di lui e quella sotto di lui senza apprezzabili variazioni di volume (a parte il volume occupato dal suo stelo). Tutto il tempo del suo movimento è isocoro e rappresenta quindi la relativa fase del ciclo.
Idealmente il gas raggiunge la sua massima temperatura in questa fase. Questa temperatura dovrebbe poi essere mantenuta uguale nella fase isoterma perchè dovrei essere in grado di fornire/togliere in calore l'equivalente del lavoro meccanico svolto/ricevuto dal fluido sul pistone di potenza.
Mentre però la fase isocora viene svolta nella realtà in maniera sostanzialmetne corretta, e le relative perdite sono in genere solo termiche o pe imperfetta rigenerazione, la isoterma è nella realtà delle macchine costruite una adiabatica. Inutile neanche proverci a realizzarla. Qualunque cosa giri ad una certa velocità non può che essere adiabatica. Basta fare i conti del tempo (normalmente millisecondi) che sarebbe a disposizione del fluido per scambiare calore per rendersene conto.
Non a caso i motori vengono realizzati con bassi rapporti di compressione.
Se considerate l'adiabatica vi accorgete che più basso è il rapporto di compressione e più basso è lo scostamento tra temperatura massima e minima della fase.

Prove a spiegare la storia del trasporto parassita di calore.
In uno stirling classico quando il fluido esce dalla camera per andare ad azionare il pistone passa dallo scambiatore caldo scaldandosi (e questo è male) ma poi cede questo calore al rigeneratore che lo immagazzina per il ciclo successivo, passa dallo scambiatore freddo e questo nello stirling ideale dovrebbe essere neutro e va nel pistone di potenza. Un primo vantaggio che segnalo, pratico per lo più, è che il pistone di potenza rimane sempre freddo, senza problemi di temperatura per l'olio sulle pareti e senza dilatazioni anomale. Posso quindi farlo molto preciso di lavorazione e senza giochi perchè non ci saranno distorsioni termiche in opera.
Nel tuo schema invece il gas che esce per spingere il pistone di potenza passa dallo scambiatore caldo ma poi esce attraverso la valvola saltando il rigeneratore che è nel dislocatore. Quando rientra bypassa di nuovo il dislocatore e rientra nello scambiatore freddo lasciando li il calore che aveva preso dallo scambiatore caldo.
Spero di essermi spiegato. Su una cosa devo ammettere che fai maledettamente bene a fare è fare grafici e disegni che spieghino la tua idea. Io purtroppo per ragioni di tempo non ci riesco e solo a parole è dura.
Tieni pure presente che le clapet solo apparentemente non danno perdita di carico. Pur non avendo molla hanno il peso del flap che permette il ritorno in sede e quindi fanno resistenza anche loro.

per capirci......bisogna che parliamo di cose uguali altrimenti diventa una babele.

Le valvole unidirezionali da me proposte agiscono solo nella fase di espansione e di contrazione isotermiche, non quindi nella rigenerazione, che da quanto da me premesso (#131) deve avvenire solo nella fase di riscaldamento e raffreddamento isocore.
Per il rigeneratore esterno di cui parli tu, non mi pare di capire che ci vogliano valvole unidirezionali, perchè mi sembra che il flusso avvenga in entrambi i sensi e "spinto" per così dire dal displacer che lavora a filo.

La mia e la tua proposta sono diverse tra loro e forse proprio perchè diverse potrebbero almeno in teoria coesistere addirittura tra loro.
Si complicherebbe un po', ma non più di tanto, la costruzione della camera.
Una parte dei tubicini del riscaldatore andrebbe al rigeneratore esterno (senza valvola ovviamente) e un'altra parte andrebbe al pistone di potenza (con valvola verso l'esterno).
Analogamente avverrebbe nella parte fredda, una parte di tubicini al rigeneratore senza valvola e un'altra parte di ritorno dal pistone di potenza, con valvola unidirezionale verso l'interno.
Il dislocatore dovrebbe lavorare a filo, ma non troppo.
Il rigeneratore interno, sul dislocatore, rimane facoltativo....

Originariamente inviata da rampa

Una parte dei tubicini del riscaldatore andrebbe al rigeneratore esterno (senza valvola ovviamente) e un'altra parte andrebbe al pistone di potenza (con valvola verso l'esterno).
Analogamente avverrebbe nella parte fredda, una parte di tubicini al rigeneratore senza valvola e un'altra parte di ritorno dal pistone di potenza, con valvola unidirezionale verso l'interno.
Il dislocatore dovrebbe lavorare a filo, ma non troppo.
Il rigeneratore interno, sul dislocatore, rimane facoltativo....

Stai facendo molta confusione, continui a proporre soluzioni che non fanno altro che "spostare" energia termica dal lato caldo a quello freddo...
Di rigeneratore ne basta uno e ben progettato, interno od esterno, ma uno solo, due non migliorano l'efficienza ma introducono solo volume morto.
Non capisco perché continui a dire che il gas che va al pistone di potenza deve uscire dal lato caldo e rientrare da quello freddo, il lavoro lo da la pressione non la temperatura, in alcuni casi è perfino controproducente immettere gas caldo nel pistone di potenza perché questo implica calcolare le dilatazioni dovute al variare della temperatura.
Il gas da riscaldare è quello contenuto nel cilindro dove scorre il dislocatore, il rigeneratore serve ad immagazzinare momentaneamente l'energia termica del gas nella fase di passaggio da lato caldo a lato freddo e rilasciare l'energia immagazzinata nella fase successiva; questo migliora le prestazioni perché l'energia termica non viene smaltita dal lato freddo ma immagazzinata, il gas che va al pistone di potenza va preso dal lato freddo, questo almeno per gli stirling a pistoni solidi, per la soluzione ad olio è quasi indifferente, salvo non surriscaldare l'olio oltre il suo limite per non deteriorarlo.

Originariamente inviata da DinoDF

..., il gas che va al pistone di potenza va preso dal lato freddo, questo almeno per gli stirling a pistoni solidi, per la soluzione ad olio è quasi indifferente, salvo non surriscaldare l'olio oltre il suo limite per non deteriorarlo.

Nessuna confusione, DinoDF, ho ben chiaro il processo, te l'assicuro...
Volevo ribadire che il pistone solido per ragioni costruttive, come riconosci anche tu, deve prendere dal lato freddo, e questo comporta uno svantaggio che non credo sia indifferente.
Era questo lo svantaggio che io volevo eliminare con la mia proposta, nient'altro.
Già questa comunque è una bella differenza rispetto al pistone liquido, oltre la fatto che il sistema a liquido può essere pressurizzato a volontà, e se poi ci mettiamo la possibilità del funzionamento a scatti del dislocatore e della separazione precisa di tutte le 4 fasi termodinamiche, credo che si possa veramente dire che la soluzione oleodinamica non abbia nulla da invidiare a quella tradizionale...
Resta in piedi la questione del surriscaldamento dell'olio... tutta da vedere e da valutare...
A che T lavora il pistone solido ?

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1259090118

.

il lavoro lo da la pressione non la temperatura

Peccato che la pressione dipenda dalla temperatura e che un calo di T in qualsiasi parte dentro o fuori della camera provochi un calo di pressione.

Comunque son d'accordo, valutando a spanne, che la mia proposta non sia essenziale al buon funzionamento del mio progetto ma solo migliorativa...

Sul rigeneratore non posso aggiungere nulla se non ribadire la necessità che il processo di rigenerazione avvenga solo durante la fase del dislocamento del gas...

Originariamente inviata da rampa

Peccato che la pressione dipenda dalla temperatura e che un calo di T in qualsiasi parte dentro o fuori della camera provochi un calo di pressione.

È anche per questo motivo che è meglio prendere il gas dalla parte fredda, hai meno differenza di temperatura tra il pistone (che sia solido o liquido) e il gas.
Dal disegno http://www.energeticambiente.it/atta...generatore.png si nota chiaramente il "cortocircuito" termico dato dalle due valvole unidirezionali.
Comunque sia secondo me l'unica strada è quella di sperimentare realizzando le varie configurazioni e valutare i risultati, dato che lo studio son un simulatore elettronico non è alla portata dell'hobbista :-)

Volevo descrivere, tramite immagini, il comportamento del rigeneratore nei confronti della dislocazione prima, e della spinta di potenza poi, nello Stirling classico.
Sono cose già note a tutti, ma le espongo per trarne delle conclusioni forse non inutili.

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1259751878

Per evidenziare i fenomeni, ho immaginato di separare le tre fasi:
A - dislocamento caldo del gas con pistone di potenza chiuso
B - riscaldamento isocoro con pistone di potenza chiuso
C - apertura del pistone di potenza con dislocatore fermo
Questa separazione è inattuabile nella costruzione di uno Stirling a pistone solido, mentre si potrebbe implementare benissimo nella versione a pistone liquido.

Durante la fase A, grazie alla spinta del dislocatore che lavora a filo, il rigeneratore diventa mediamente sempre più freddo cedendo il calore dalla parte alta e assorbendo freddo dalla parte bassa.

Nella fase indicata in B, il rigeneratore va al minimo della temperatura complessiva, mentre la camera raggiunge il Tmassimo. Quindi generatore e camera hanno andamenti termici opposti. Nel disegno in B viene evidenziato il rigeneratore con il massimo della tonalità scura.

Immaginiamo ora (fig. C) di bloccare i movimento del dislocatore e di aprire di colpo il flusso del gas verso il pistone di potenza.
Il gas in pressione perché più caldo, è costretto a fluire per la maggior parte attraverso il rigeneratore per arrivare al pistone di potenza, dato che ai lati del dislocatore di gas ne trafila pochissimo.
E passa attraverso un rigeneratore, prima visto e definito come di bassa temperatura (Fig. A e B).
Durante questo passaggio il gas cede calore al rigeneratore e diminuisce la pressione del sistema, senza peraltro che ci sia perdita calorica, dato che il calore depositato nel rigeneratore in questa fase viene restituito nella fase successiva.

Ora, per un pistone di potenza a resistenza molto bassa, la quantità di gas che passa traverso il rigeneratore può essere notevole. Con un DeltaT di 270° ne passa addirittura quasi il 50%, con perdite di pressione possibili anche importanti.
Se il pistone di potenza invece offre una resistenza di una certa importanza (compressione in parte adiabatica) la quantità di gas costretta a passare attraverso il rigeneratore e a cedere il proprio calore sarà senz'altro minore. Ricordo che la compressione adiabatica non implica teoricamente perdita di energia.
E' chiaro quindi che, per quel che riguarda le perdite pressorie dovute al raffreddamento del gas che passa nel rigeneratore nella fase di espansione isotermica, una minor escursione del pistone gioca a favore di una maggior resa per ciclo.
E' anche vero solo fino ad un certo punto che il calore depositato nel rigeneratore venga restituito nella fase successiva in modo totale, tale e quale. Infatti dobbiamo mettere in conto che ogni ciclo in più, costa in termini di attrito e questo mina ulteriormente l'efficienza del sistema.
Si riconferma la regola generale che il rigeneratore deve essere attivo solo nella fase di dislocamento del gas.
Per evitare il problema, il rigeneratore dovrebbe essere bypassato dal gas nella fase di espansione e contrazione isotermiche. E' questo che avviene nel “Ported Engine” ?
La seconda conclusione è che il rigeneratore deve essere correttamente dimensionato, dovrebbe avere probabilmente la stessa capacità termica del gas complessivo che entra in gioco nello Stirling.
Inoltre il rigeneratore dovrebbe essere costruito a scomparti metallici termicamente isolati tra loro, in grado di conservare elevati i gradienti termici tra lato caldo e lato freddo.

Sviluppo ulteriormente il ragionamento e annuncio un'altra regola. Mi piace annunciare regole...

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1259753213

Facendo riferimento a questa seconda figura, immaginiamo che il dislocatore continui ad andare su e giù, col pistone di potenza chiuso.
Succede che a sx il rigeneratore continua a raffreddarsi e scaldarsi senza perdite di energia calorica in teoria, mentre a dx si verifica che, nella fase di salita del dislocatore, gas caldo passa nella parte fredda con perdita di energia calorica (il “cortocircuito termico” di cui parlava DinoDF nel post precedente).
Ma questo che succede nella fase di dislocamento del gas, succede anche nella fase di Espansione e Contrazione isotermiche ? A mio giudizio NO, questo non succede, perché in quelle due fasi il gas caldo e il gas freddo svolgono il loro lavoro utile di espansione e contrazione.

Quindi il secondo circuito con l'uscita calda e l'entrata fredda diretto al pistone di potenza non comporta perdite caloriche se avviene utilizzato solo nelle due fasi di espansione e contrazioni isotermiche.

Separando nelle fasi isocore e isoterme i due circuiti, bloccando cioè quello del rigeneratore nelle fasi isoterme e quello delle prese caloriche differenti nelle fasi isocore, i due circuiti potrebbero coesistere a mio giudizio e con vantaggio termodinamico maggiore e non indifferente.
Questo si può fare !

E' questo che avviene nello “Stirling Ported Engine” ?


.

Basta una semplice Elettro Valvola posizionata come nel disegno per ottenere la separazione dei due circuiti.

Questa EV chiude nelle fasi isocore e apre ovviamente nelle fasi isotermiche.

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1259755264


.

Ciao Rampa. Sono in aeroporto che sto per partire e tornare a quella casina mia che mi manca. T iquoto le sezioni isolate a strati per il rigeneratore, dove peraltro se vai nel topic progett ostirling sul forum trovi delle interessanti discussioni a cui ho anche partecipato.
Il ported engine funziona in maniera diversa.
PRendendo a riferimento lo schema di DinoDF le valvole unidirezionali servono a limitare l'incidenza delle irreversibilità del rigeneratore sul ciclo generale. Immagina un rigeneratore a rendimento 0,8. Vuol dire che perde l'80% della temperatura (e corrispondente calore) tra un ciclo e l'altro. D'altronde il ciclo di stirling eseguito in una macchina senza valvole di sorta prevede che il gas attraversi in serie lo scambiatore caldo, il Rigeneratore e poi quello freddo. Questo contando che il rigeneratore poi restituisca tutto. Ma se non è così? Vale la pena riscaldare il gas nella fase di raffreddamento per poi mandarlo al rigeneratore che ne perde il 20% disperso a bassa temperatura nello scambiatore freddo? No. Allora il ramo aggiuntivo e le valvole bypassano lo scambiatore caldo nella fase di raffreddamento evitando che calore in più vada al rigeneratore che ne perderebbe una parte.
Ovvio che se il rigeneratore rende molto non ne vale la pena, perchè il volume morto introduce altre perdite di rendimento che soverchiano i vantaggi sul calore perso.

... Stranamore

Domani rispondo con calma, che adesso non posso....
un salutone

Ok, grazie della spiegazione. Non avevo inteso che il disegno postato da Dino fosse proprio il ported engine. E' una cosa diversa da quello che immaginavo.
Questo ottimo artificio tecnico consente in effetti nella fase del dislocamento freddo di recuperare molto in fretta nel rigeneratore il calore della maggior parte del gas della camera escludendo però il gas direttamente a contatto con il riscaldatore.
Nella fase di dislocazione calda viceversa, il gas che esce dal rigeneratore ritorna nella camera passando direttamente a contatto col riscaldatore.
Il fenomeno è opposto nella parte fredda.

In effetti io scrivevo di altri inconvenienti termodinamici, della necessità cioè, o forse anche solo dell'opportunità, che il rigeneratore venga bypassato nella fase di espulsione e contrazione isotermiche.
Questo ancora non avviene con il ported engine, almeno mi pare...

A dire il vero, per ottenere questo basterebbe che l'uscita (unica in questo caso) del gas dalla camera verso il pistone di potenza avvenisse a mezza altezza della camera, cioè al di sopra del dislocatore nella fase calda e al di sotto del dislocatore nella fase fredda... ed è la soluzione migliore...ma a volte si vuole strafare...

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1259827276

Per come la vedo io, il rigeneratore dovrebbe avere solo la funzione di velocizzare lo scambio termico col gas, aumentando quindi la superficie di scambio col gas e per questo deve funzionare solo nella fase di dislocamento e di riscaldamento-raffreddamento isocore ed essere completamente escluso nelle fasi di espulsione e contrazione isotermiche. Questa è una mia forte convinzione.

Quindi di quanto scritto nei post ultimi rimarrà il concetto che una buona progettazione deve prevedere che il rigeneratore non entri in causa nella fase di potenza, e sull'argomento non scriverò più....mi vedo un po' “grafomane”...

Circa la costruzione del rigeneratore, ne stiamo ideando uno fatto in questo modo: una pila di dischi derivati da lamine mini-forate di alluminio spesse 0,4 mm distanziati tra loro per 0,3 mm da piccoli supporti isolanti. I dischi sono termicamente indipendenti tra loro. In tal modo viene conservato il gradiente termico del rigeneratore.


.

Ben ritrovati a tutti !

Chiedo un parere a chi gentilmente vuole rispondere.
Secondo voi lo schema rappresentato dal disegno, può essere definito come uno Stirling in configurazione alfa ?

I pistoni "a" e "b" si muovono solidali con "c", e spostano il gas attraverso il dislocatore "r". La camera 1 è calda, la 2 è fredda.

Ipotizzando un DeltaT di 270°, viene previsto che il volume della camera fredda sia la metà di quella calda.

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1264013544

.

Ciao Rampa. Bentornato a scrivere.
Lo schema che hai postato non solo non è un alfa, ma non è neanche uno stirling. Per avere un alfa dovresti avere uno sfasamento nel movimento tra i due pistoni, per avere un beta od un gamma dovresti avere un dislocatore.
Pochi credo potrebbero classificarti questo motore, perchè a livello concettuale è veramente appartenente alla preistoria. Ma siccome ho avuto la costanza di leggermi un interessantissimo libro sulla storia delle macchine termiche credo di non sbagliarmi nel classificarmi come motore di Cayley a circuito chiuso. Detto questo, non significa che non funziona, ma solo che questo tipo di motore ha un rendimento bassissimo. Infatti è facile riconoscere il fatto che sui due stantuffi agisce sempre una pressione uguale e contraria. Non sono uguali però le forze, che sono legate anche alle superfici che sono diverse. Ovviamente questo vale sia nella corsa di espansione che in quella di compressione. Ma per un motivo termodinamico il lavoro raccolto nell'espansione è maggiore di quello speso in compressione. Se la differenza (piccola) supera gli attriti del motore (considera che la "comunicazione" tra le fasi avviene per il tramite del volano, con il che l'energia passa due volte per i cuscinetti) il motore gira e produce potenza. La macchina di Cayley originaria a circuito aperto è in vantaggio rispetto a questo tuo schema perchè sostituisce alla fase di compressione un semplice ricambio del fluido, che nel piano ideale è consumo energetico nullo.

Originariamente inviata da Stranamore

Ciao Rampa. Bentornato a scrivere....

Ciao Stranamore, grazie della risposta.
Come sempre sei una miniera di informazioni.
In effetti era in corso una piccola discussione, qui da noi, su cosa fosse sto coso.
Io propendevo per uno Stirling alfa, e l'ho chiamato pure "alfa balordo".

E spiego anche il perchè.

Da quanto mi par di capire, lo sfasamento a 90° dei due pistoni dello Stirling alfa, serve ad aumentare il volume complessivo della macchina durante la dislocazione calda e a diminuirlo durante la dislocazione fredda, senza creare forze opposte che si annullano (coerenza dinamica). Infatti la massima variazione di volume la potrei ottenere anche con lo sfasamento di 180°, ma in tal caso le forze esercitate sui due pistoni sarebbero contrarie e opposte e si annullerebbero (incoerenza dinamica).
Quindi nello Stirling alfa la variazione "coerente" di volume la ottengo con uno sfasamento attuato nel "tempo" e in uno stesso "spazio", essendo i volumi dei due pistoni uguali.
La stessa variazione di volume però, e in modo coerente, la posso ottenere anche con uno sfasamento per così dire nello "spazio", cioè con due cilindri a volumi diversi, ma nello stesso "tempo" essendo il movimento attuato in un momento unico. Ed è quanto si verifica proprio in questo caso.

In teoria, la vera caratteristica che, a mio modesto giudizio, qualifica lo Stirling alfa, è "la variazione coerente dei volumi" .
Che poi questo venga attuato con uno sfasamento temporale o con uno sfasamento spaziale, poco cambia.

Un' altra similitudine che lo renderebbe uguale ad uno Stirling alfa, è la possibilità di interporre tra i due cilindri un rigeneratore che a tutti gli effetti lo renderebbe molto efficiente.

Un' altra considerazione che mi fa propendere di considerarlo uno Stirling, è il fatto che questa macchina è reversibile, come tutti gli Stirling, nel senso che può diventare una pompa di calore.
In tal caso viene rimosso il rigeneratore, del tutto inutile, e viene interposta tra i due cilindri una valvola speciale come mostro nel seguente disegno.

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1264087885

Ma forse è solo questione di lana caprina.

Però la macchina è concettualmente molto interessante, perchè offre numerose ulteriori possibilità di sviluppo, che se interessa potrei mostrare successivamente, sempre, ripeto, che la cosa interessi a qualcuno.

.

Ciao. No non è uno stirling. Lo sfasamento tra i due pistoni di un alfa serve ad eseguire la legge di variazione del volume di lavoro che è richiesta dal ciclo di stirling. Una compressione (volume decrescente), una fase a volume costante, una espansione (volume crescente), un'altra fase a volume costante. Accoppiando queste variazioni con i necessari scambi di calore si ottiene il ciclo. L'alfa in particolare, utilizzando due cilindri, riesce a spostare il fluido durante queste variazioni in modo che sia posizionato in posti diversi durante le varie fasi. Piazzando gli scambiatori quindi nel posto opportuno si ottiene il ciclo. Il rigeneratore è nel condotto di collegamento tra i due cilindri.
Senza sfasamento non esiste variazione ciclica di volume (4 fasi) e quindi neanche il ciclo.
Il tuo schema invece (il motore di cayley appunto) funziona in base ad un principio diverso. Nella corsa di espansione io riscaldo il fluido e quindi ne tengo la pressione più alta di quello che competerebbe alla variazione di volume. Viceversa nella corsa in cui il volume scende. La sua pressione salirà meno, per il raffreddamento, di quanto competerebbe alla riduzione di volume. Il rigeneratore in mezzo aumenta il rendimento solo nel senso che riduce le quantità di calore da scambiare sia dal lato caldo che dal lato freddo. Introduce però delle perdite fluidodinamiche d iresistenza al flusso di gas. Il miglioramento finale sarà come al solito il bilancio complessivo tra vantaggio e svantaggio. Anche la valvole unidirezionali sono inutili, anzi dannose. Il fluido infatti ha già uno spostamento obbligato dal movimento dei pistoni. La valvola introduce solamente delle laminazioni in quanto è una strozzatura.
Il rendimento di questo tipo di motore è sempre e comunque bassissimo, al limite del non funzionamento. Il motivo è che conto è ragionare di cicli ideali ed un conto è la realtà.
Un motore come questo (considerazione valida per ogni motore con elementi in moto alterno) ha delle perdite organiche (leggi attriti) che sono proporzionali al peso degli elementi mobili ed alle superfici di attrito. Il motore assorbe quindi praticamente la stessa potenza di attrito indipendentemente dalla potenza sviluppata. A parità di peso del pistone e di regime di rotazione questo motore assorbirà la stessa potenza passiva di un analogo motore a benzina. In realtà di più, i segmenti di tenuta sono due invece di uno. Solo che un motore a benzina raggiunge pressioni di fine combustione di 70 - 90 bar, qui siamo forse a due. Meno in realtà. 270° C sono, termodinamicamente parlando, poco meno del doppio di 20°C. Infatti le temperature in termodinamica si misurano in Kelvin. 20°C sono 293 Kelvin.
Se fosse una isocora perfetta la pressione salirebbe + o - a 1,9 bar. MA siccome il volume aumenta nella realtà non andrà molto sopra la atmosfera. Insomma, il massimo che puoi sperare è il motore si autosostenga in rotazione.