Discussione: Multi-Stirling Radiali

Come hai calcolato il 5,82? A sensazione direi che un alfa con sfasamento di 90° fa abbastanza meno., tra il 2:1 ed il 3:1. Ma potrei sbagliare.
Per l'olio diatermico il problema principale è la sua instabilità a temperature sopra i 350°. Per il resto scambia decisamente meglio di qualunque flusso gassoso, anche se molto perggio dell'acqua.

Originariamente inviata da Stranamore

Come hai calcolato il 5,82 ? A sensazione direi che un alfa con sfasamento di 90° fa abbastanza meno., tra il 2:1 ed il 3:1. Ma potrei sbagliare.

Volume caldo = 1+COS(a) * base
Volume freddo = 1+COS(a-PI/2) * base
(PI è il pi-greco e "a" è espresso in radianti)

Praticamente il volume massimo è dato dalla somma dei due volumi, per valore di a tale che i due valori siano uguali tra loro e >0.5

Max = 1+COS*(a-PI/2)+1+COS(a) per a=0,785398 o 45°

Il volume minimo è dato dalla somma dei due volumi, per valore di a tale che i due valori siano uguali tra loro e < 0,5

Min = 1+COS*(a-PI/2)+1+COS(a) per a=3,926991 o 225°

Max = 1,707107*2 = 3,414214
Min = 0,292893*2 = 0,585786

3,414214 / 0,585786 = 5,8284...

Si parla di spiazzamento totale del gas, senza tener conto del volume del rigeneratore.
Il volume morto andrà aggiunto nel calcolo sia al denominatore che al numeratore.

Rapp = (M+v)/(m+v)

Ma neanche la teoria proibisce di aggiungere, in un alfa, una camera di compensazione adiabatica, in grado di rendere meno difficoltosa l'escursione volumetrica totale dei pistoni, garantendo un dislocamento quasi totale del gas delle altre due camere termiche.

Devono però essere osservate due condizioni essenziali,
1 - l'assenza di flussi convettivi di gas all'interno di questa camera neutra
2 - il isolamento termico perfetto anche nel suo interno, non solo con l'esterno.

Per flussi convettivi intendo scambi di gas con le altre due camere termiche.

Invece l'isolamento termico perfetto anche dall'interno diventa utile perchè se la parete della camera neutra, che si presume metallica, non ha una capacità termica estremamente ridotta, si crea un'oscillazione termica tra la stessa e il gas, che compromette l'efficienza dell'insieme. Agirebbe come un controrigeneratore...

Un accorgimento tecnico potrebbe rendere variabile (secondo le situazioni complessive, non secondo il ciclo) il volume di questa camera di espansione adiabatica, in modo tale che si possano sfruttare con la stessa macchina, dei DeltaT diversi.

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1269074436

Quindi la configurazione alfa penso che si possa applicare in un MultiStirling Radiale anche con DeltaT non particolarmente elevati.


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Originariamente inviata da rampa

Ma neanche la teoria proibisce di aggiungere, in un alfa, una camera di compensazione adiabatica,...

In pratica però conviene aumentare il volume morto di un alfa costruendo una camera calda più ampia di quella fredda e cercando piuttosto di attuare un dislocamento quanto più possibile totale del gas contenuto nella camera fredda.
Ai vantaggi costruttivi evidenti si aggiungono anche quelli termodinamici.
E mi spiego introducendo un nuovo concetto, quello cioè che distingue una adiabaticità endogena e una adiabaticità esogena.
Per trasformazione adiabatica esogena intendo la variazione pressoria, con la conseguente variazione termica del gas, dovuta dall'azione cinetica di un agente esterno, in pratica l'azione di un pistone mosso dall'esterno.
La adiabaticità endogena è invece la variazione pressoria che si esercita su tutto il gas contenuto in una camera chiusa, per effetto della variazione termica di una sola parte dello stesso gas.
In questo caso ci interessano solo le compressioni adiabatiche, quello cioè che producono aumento di temperatura, perchè le espansioni adiabatiche che producono diminuzione di temperatura sono ininfluenti o addirittura utili perchè possono anche migliorare gli scambi termici.
Entrambe le compressioni adiabatiche esogena ed endogena sono nemiche dello Stirling, perchè la camera dello Stirling ha una parete fredda su cui si scarica il calore prodotto dai fenomeni adiabatici.
A quella esogena si rimedia quasi totalmente in un alfa aumentando adeguatamente il volume morto, secondo il DeltaT a disposizione.
La adiabaticità endogena resta irrimediabile ma si può ridurre essenzialmente in due modi:
1 - minimizzando il volume della camera fredda durante l'espansione isotema (ecco il perchè della necessità di dislocare totalmente il volume della camera fredda, fare in modo che la camera fredda non abbia spazi morti)
2 - riducendo la resistenza del volano, favorendo quindi l' aumento della velocità della macchina.

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1269167119


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La configurazione alfa in un MultiStirling radiale è molto vantaggiosa ed ergonomica perchè consente di posizionare in verticale, separandole, le due camere termiche, limitando di fatto le dimensioni orizzontali e favorendo tecnicamente l'isolamento termico. Il fatto poi di usare l'alfa doppio effetto permette di sfruttare al massimo lo spazio.
Ma l'alfa abbisogna di un salto termico sufficiente, dato che i rapporti di compressione sono abbastanza elevati e poco modificabili.
Per DeltaT inferiori sarebbe preferibile l'uso delle configurazioni beta o gamma, se non fosse che con le usuali implementazioni di questi Stirling si rischia di occupare molto spazio.
L'ideale sarebbe avere dei beta e dei gamma a doppio effetto e con la zona fredda e calda separate e isolabili termicamente tra loro.

Ecco fatto.

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1269254265


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Il volume della camera centrale, quella grigia nel disegno, per capirci, va fatto secondo il DeltaT a disposizione, ma anche secondo la differenza pressoria che si vuole ottenere tra la fase di compressione ed espansione isotermiche.

Molto facile da ottenere in buona approssimazione: il gas si espande in isobara di 1/273 per ogni grado e il suo volume finale è inversamente proporzionale alla pressione finale che si vuole ottenere.

Ve = T/273*P/P'

Ve = Volume espansione (quello della camera grigia)
T = Delta T a disposizione
P = Pressione Minima
P' = Pressione Massima

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1269370529


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Quella postata ieri era scorretta, anche se grossolanamente sufficiente.

Quella esatta è questa:

Ve = Vi*(Pi/Pf * Kf/Ki - 1)

Ve = Volume espansione
Vi = Volume minimo
Pi = Pressione minima
Pf = Pressione massima
Kf = T in Kelvin Massima
Ki = T in Kelvin minima

Il volume massimo è dato da: Vf = Vi+Ve
Il rapporto isotermico è dato da Ri = Vf/Vi ossia (Ve/Vi) + 1

Un motore con i pistoni di diametro differenziato, o anche con un pistone aggiuntivo, non sono più degli stirling. Se poi i diametri sono tali da ottenere una isobara il motore in realtà diventa un motore di Ericsson. Il ciclo tra due isoterme e due isobare con scambio interno di calore tra queste ultime infatti è il ciclo ericsson.
Nessuna pregiudiziale. Però è un'altra cosa.
Per carità

Originariamente inviata da Stranamore

...Il ciclo tra due isoterme e due isobare con scambio interno di calore tra queste ultime infatti è il ciclo ericsson....

Non vedo isobare, in questo ciclo, ma dislocazione isocora calda/fredda ed espansione/compressione isoterma, e senza valvole. Più isocore di così poi non potrebbero essere, visto che camera calda e fredda sono sfasate tra loro di un PI.GRECO.

Che poi il lavoro venga recuperato da un pistone dimensionato a parte, è del tutto ininfluente ai fini del ciclo.

Citazione 1:
In pratica però conviene aumentare il volume morto di un alfa costruendo una camera calda più ampia di quella fredda e cercando piuttosto di attuare un dislocamento quanto più possibile totale del gas contenuto nella camera fredda.

Citazione 2:
Il volume della camera centrale, quella grigia nel disegno, per capirci, va fatto secondo il DeltaT a disposizione, ma anche secondo la differenza pressoria che si vuole ottenere tra la fase di compressione ed espansione isotermiche.

Molto facile da ottenere in buona approssimazione: il gas si espande in isobara di 1/273 per ogni grado e il suo volume finale è inversamente proporzionale alla pressione finale che si vuole ottenere.

Ve = T/273*P/P'

LE ISOBARE NEL TUO CICLO SONO QUI. In queste citazioni ci sono le isobare, anche se probabilmente non ci avevi pensato. Devi sapere che, anche se oggi la calssificazione è diversa, i motori di Ericsson sono stati per lungo tempo classificati e spiegati nei sacri testi come identici agli stirling ma con volumi delle camere calde e fredda diversi ed in proporzione all'aumento di temperatura, proporzione tale da ottenere una isobara come combinazione di un riscaldamento in contemporanea ad un aumento di volume controllato.
Oggi le classificazioni sono cambiate e più praticamente si tende a distinguere tra motori con organi di isolamento dei volumi, leggi valvole, e motori senza.

Originariamente inviata da Stranamore

Citazione 1:
In pratica però conviene aumentare il volume morto di un alfa costruendo una camera calda più ampia di quella fredda e cercando piuttosto di attuare un dislocamento quanto più possibile totale del gas contenuto nella camera fredda.

Ho scritto che conviene aumentare il volume morto nella camera calda, non ho scritto che il volume assoluto dislocato dalla camera calda sia maggiore di quello dislocato dalla camera fredda... La dislocazione tra le due camere rimane uguale identica.
In pratica intendevo dire, e mi pareva facilmente comprensibile, che è meglio non avere spazio morto nella camera fredda ed è meno peggio avercelo nella camera calda, sempre e solo nello Stirling alfa ovviamente e solo in caso di salti termici non particolarmente elevati...

Originariamente inviata da Stranamore

Citazione 2:
... il gas si espande in isobara di 1/273 per ogni grado ...

Si riferisce ad una legge naturale dei gas: la parola isobara sottintende "a pressione costante". Questa frase "il gas si espande in isobara di 1/273 per ogni grado" si applica a qualsiasi motore endo ed esotermico...

Originariamente inviata da Stranamore

LE ISOBARE NEL TUO CICLO SONO QUI. In queste citazioni ci sono le isobare, anche se probabilmente non ci avevi pensato.

Da quanto sopra, non ci vedo isobare, io almeno non ne ho messe...

Non credo comunque che un motore termico possa avere delle isobare senza la separazione volumetrica delle camere. Ma potrei sbagliarmi...
Ho provato a cercare lo schema costruttivo di un motore esotermico col ciclo Ericsson...
Ho trovato di tutto, persino "Il calcolo dei giorni fecondi del ciclo mestruale nei cellulari Ericsson, ma motori Ericsson non ne ho visti...

Se ne hai qualcuno da mostrarmi, grazie... così me ne rendo conto meglio !

Si sarebbe piuttosto dovuto notare molto bene la pacchiana grossolanità di quella formula (Ve = T/273*P/P'), un vero pugno nell'occhio per qualsiasi fisico-matematico...

Buonanotte a tutti !!!

Comunque, come dici tu, sono tutte trasformazioni politropiche, e se aumentando in qualche modo la componente isobara si riesce a migliorare il motore esotermico, ben venga anche il ciclo Ericsson...

Questo è crescere assieme, collaborando...

Saluti . Non sono all'altezza giusta e contribuisco come posso . Ho trovato un'Ericsson ma non vedo valvole , sempre ammesso che sia proprio un'Ericsson , cioè con ciclo Rankine .
A questo punto ammetto di avere una certa confusione , comunque date un'occhiata all'allegato . Rampa , per il rotativo se hai un'idea di come costruirlo prova a buttare giù uno schizzo e qualche misura che si prova a costruirlo . Il terzo pistone di cui parli immagino sia identico al pistone " fasatore " dello stirling Benson , però quello è a pistoni liberi e da quello che so è meglio non vincolarlo alle bielle o altro perchè tutto il sistema " va in fase " da solo , o mi sbaglio ? Il tuo sistema è vincolato , che senso ha ? Ho capito male ?
Come giustamente dici bisogna crescere insieme collaborando , ma non dimenticare che Stranamore ha un'amore sviscerato per il ciclo Rankine che giustamente chiama ciclo Ericsson e non lo schiodi neanche con una fabbrica di leverini . Prima o poi bisognerà dedicarsi al suo futuro progetto che anche se non sarà uno stirling sarà certamente un motore ad aria calda , fredda , calda , fredda .....
Ciao . Spartano .

Ciao Spartano ! Sempre in gamba !
Affronto un discorso alla volta, perchè c'è tanta carne al fuoco.

Il terzo pistone indicato nel disegno del post #32 è il pistone di potenza dei due Stirling gamma e non può essere svincolato dalle bielle: è lui che muove tutto.

I due pistoni a T dei cilindri caldo e freddo sono sfasati a 180° e dislocano il gas alternativamente dal caldo al freddo. I due Stirling sono quindi sfasati tra loro di mezzo giro, nel senso che mentre uno disloca caldo, l'altro disloca freddo e poi viceversa. La somma del volume delle due camere termiche resta quindi fissa e il terzo pistone raccoglie la compressione e l'espansione isoterme.

L'idea proposta consente inoltre la soluzione di diversi problemi degli Stirling beta e gamma tradizionali monocamera:

1 - L'impossibilità dell'isolamento termico totale tra parte calda e parte fredda dello Stirling monocamera.
2 - L'impossibilità che il movimento del gas nel pistone di potenza avvenga senza passare attraverso la parte fredda del rigeneratore, diminuendone il volume.
3 - la possibilità in fase di progettazione di tarare il volume del terzo pistone secondo lo sbalzo termico a disposizione.

Potremmo avere pertanto, secondo le esigenze, un motore a bassissimo rapporto di compressione (concetto introdotto e ben spiegato da Stranamore), in grado di sfruttare grosse fonti caloriche anche se con Delta T relativamente basso.
Sono motori da "cascami energetici" e il suo vero rivale è l' ORC, che però vedo di costruzione molto più complessa, anche se fosse volumetrico.

Per contro però, è necessario avere tolleranze e tenute diverse tra pistone caldo e pistone freddo, sopratutto nel punto di uscita delle stelo caldo.

solo il condimento del forum, e anche se per natura non sono portato a farne, qualche volta ci casco... chiedo scusa.

Comunque non mi è difficile riconoscere che Stranamore sa molto più di quel poco che so io, e che i suoi interventi mi fanno sempre riflettere molto.

Da lui e da tutti voi ho molto da imparare...

L'importante è che nel forum si scriva, sennò il forum .... muore !
Se la conoscenza non viene condivisa, non cresce e resta sterile.

Il motore postato da spartano è un motore di Ericsson, ma di difficile classificazione. Ericsson in realtà nella sua vita ha costruito decine di tipi di motori diversi, tra cui, strano a dirsi, anche degli stirling. Il povero Ericsson, persona di grande ingegno e grande termodinamico, arrivò però tardi di poco all'appuntamento con la storia. Egli brevettò cose a noi note come il rigeneratore, ed un ciclo ad aria calda simile allo stirling con due isobare e due isoterme. Ma arrivò pochi mesi dopo stirling stesso. Tanto che nei successivi brevetti si ingengnò ad ottenere le stesse cose in maniera un poco diversa per aggirare i brevetti di stirling, dando vita alla famiglia di macchine ad aria calda dotate di valvole che oggi porta il suo nome ed a quel ciclo che oggi tutte le turbomacchine seguono.
Strano a dirsi, fu lui che costruì il modello di stirling di maggior successo commerciale ed il primo stirling ad energia solare.
Questo qui mi sembra del tipo Ericsson propriamente detto, perchè ha un valvola a manicotto scorrevole (indicata come PISTON CUIR) ed una serie di valvole a sfere unidirezionali.

Originariamente inviata da spartano

... Rampa, per il rotativo se hai un'idea di come costruirlo prova a buttare giù uno schizzo e qualche misura che si prova a costruirlo ...
Ciao. Spartano .

Per schizzare qualcosa di utile è necessario conoscere almeno due dati:
1 - il calore a disposizione
2 - il salto termico

La quantità di calore a disposizione serve per stabilire il numero delle camere termiche e il Delta T serve a stabilire le dimensioni della camera di potenza.

Potrei infatti pensare di avere una macchina modulare che abbia un numero variabile di camere termiche secondo la quantità di calore a disposizione.
Queste camere però sarebbero tutte uguali tra loro, quindi anche più semplici da costruire in serie.
Quindi se la fonte di calore è grande, posso avere una macchina di 12-16-24 o anche più cilindri caldi e altrettanti freddi. Se invece il calore è poco, può bastare avere anche solo tre o sei degli stessi cilindri uguali.
L'albero motore sarebbe lo stesso per tutte le potenze caloriche in gioco.

Il Delta T invece assieme alla pressione finale che si desidera ottenere, serve a calcolare il volume del terzo cilindro, per avere quindi il rapporto di compressione ottimale. E qui, se si varia l'alesaggio l'albero motore resta uguale, se invece si varia l'escursione si deve variare l'albero motore, non se ne viene fuori.
Però con un Delta T di 300° il rapporto di compressione è quasi pari a 2, e il cilindro di potenza sarebbe uguale ad un cilindro termico. Molto semplice da costruire in questo caso.

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1269860514


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Bene , in sostanza il tuo motore lo trovo in formato modellino e il costruttore mi sembra che sia Rizzo ma non ne sono certo . Lo trovi sul suo primo volume e se sei interessato posso postare sia le foto che i disegni ma sopratutto la motivazione a questa scelta comparata con altre . Anche Stirling stesso aveva costruito qualcosa di simile ma attuali motori di potenza non ne trovo . Secondo me la spiegazione è semplice . In sostanza non conviene costruire una doppia azione in quel formato ma è preferibile andare subito con quattro cilindri e quattro pistoni sempre in gamma , infatti il modello della Sunmachine oppure quello della Wisphergen ma anche il semplice modellino di Steele adottano questo sistema . Naturalmente sono tutti funzionanti ad alta temperatura quindi 800° con raffreddamento dai 50° ai 90 ° (ma sto andando a memoria ) quindi delta T notevoli . Non sono certo che la tua soluzione sia buona ma non essendo un'esperto lascio sempre la porta aperta . Forse sarebbe più applicabile ai LDT ? Comunque per non sbagliarmi alla grande posto quello di Rizzo perchè non si sa mai . Il resto lo vediamo dopo .
Ciao . Spartano .

Originariamente inviata da spartano

Bene, in sostanza il tuo motore lo trovo in formato modellino e il costruttore mi sembra che sia Rizzo ma non ne sono certo. Lo trovi sul suo primo volume e se sei interessato posso postare sia le foto che i disegni ma sopratutto la motivazione a questa scelta comparata con altre.

Ok. Se c'è il progetto e addirittura i modellino, allora... tanta fatica in meno, se si decide di far qualcosa.
Potremmo sempre migliorarlo il progetto però, quindi se vuoi, posta pure i disegni e anche la foto del modellino.


Parli di Stirling di potenza e ad alta temperatura... Per quelli ci vogliono carburanti nobili.
Per me lo Stirling dovrebbe sfruttare i "cascami energetici".

Ciao, Rampa.

Bene dai un'occhiata e vedi se è lo stesso . Per quanto riguarda lo sfruttamento dei cascami energetici sono perfettamente d'accordo con te ma non siamo soli , ci sono università che studiano da decenni questa possibilità ma mi sembra che sia dura a uscirne .
Ne abbiamo parlato anche con Stranamore perchè mi piacerebbe costruire un ldt solare /gpl x motorizzare delle imbarcazioni da lago . Ipotizzavo il vantaggio della sorgente fredda che è gratis ( l'acqua del lago ) ma il percorso è più lungo rispetto ai hdt e quindi ..................
In ogni caso se ti va di ampliare il discorso vai tranquillo e studia , progetta e continua .
Se gli allegati non sono leggibili dimmelo che li riposto .
Ciao . Spartano .

Ecco gli ultimi due . Ciao . Spartano .

Originariamente inviata da spartano

Bene dai un'occhiata e vedi se è lo stesso.
....
In ogni caso se ti va di ampliare il discorso vai tranquillo e studia , progetta e continua.
....
Se gli allegati non sono leggibili dimmelo che li riposto.
Ciao . Spartano .

Grazie ! Visto tutto.
Sembrano uguali, ma in realtà sono diversi.
Ho riprodotto il disegno di quelli che hai postato, disposti in modo uguale per cogliere le differenze col mio progetto.

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1270149720

http://www.energeticambiente.it/atta...1&d=1270150068

Nei tuoi post ci sono due Stirling tradizionali gamma sfasati tra loro di 1/2 giro, in cui coesiste la camera calda e quella fredda nello stesso cilindro che contiene il dislocatore.

Il terzo pistone di potenza raccoglie l'espansione in modo sfasato come nel mio progetto e questo li rende simili.

In realtà la vera differenza (sostanziale) è che nel mio progetto la camera superiore, colorata in giallo, è tutta e solo calda, e la camera inferiore colorata in blu è tutta e solo fredda.
Non esistono conduzioni termiche tra le due camere se non attraverso il rigeneratore, posto all'esterno, perchè le due camere sono termicamente isolate tra loro.
E' un vantaggio non da poco !



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Pensa alla possibilità di mettere quel pistone freddo sotto la carena della tua barca e il pistone caldo a bordo, scaldato come ti pare...

Ciao Rampa.

Ciao a tutti. LA configurazione ultima postata da rampa è ben conosciuta nella storia degli stirling. Per funzionare funziona. Ma non viene più utilizzata per seri motivi funzionali e tecnologici. Il più serio è la tenuta sullo stelo del pistone superiore che, mentre in una configurazione classica si trova nella parte fredda, qui si trova alla massima temperatura del ciclo. Se sto ragionando di un LTD poco male. Diversamente è veramente dura farla durare. Non posso mettere olio perchè brucia, Teflon Rulon e simili neanche a parlarne e la grafite non dura per molto.