Discussione: piccolo stirling, grande potenza.

Anche se sono nuovo qui, so di poter dare buoni consigli al riguardo.... ho studiato fluidodinamica , lavoro su macchine fluidomeccaniche da anni, e seguo per passione nuove idee stirling : dopo queste premesse posso dire la mia :

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...:

- a una differenza di temperatura di 300gradi, anche se oscillando tra le 2 temperature si raggiungesse il raddoppio della pressione interna si passerebbe da 1bar (press. atmosferica) a 2bar , quindi con una spinta "utile" di 2-1=1 bar(picco massimo spostando il 100% di gas in zona calda e senza espansione!)
ma proviamo a ragionare in ambiente pressurizzato:

- Stessa situazione ma con aria(o altro gas) a 300 bar:
con lo stesso sbalzo di temperatura si raddoppierebbe ugualmente la pressione, ma questa volta il risultato è 600bar, quindi 600-300 risulta un buon 300 bar di spinta "utile"!!!!
del resto la fase di compressione nei motori a scoppio servira pure a qualcosa, incendiando una zona chiusa ad alta pressione si orriene un effetto "moltiplicato" che a pressione atmosferica richiederebbe un volume necessario di molto maggiore!

Meditate gente, meditate, e se volete......criticate.

CITAZIONE (tronic @ 19/10/2005, 21:27)

Meditate gente, meditate, e se volete......criticate.

interessante,,, davvero interessante ,,non ci avevo mai pensato ,ora iniziero a pensarci

Domandina da ignorante di motori:

"Sotto al cilindro nei motori a combustione interna che pressione c'e'?"

ovvero:

"Sono pressurizzati?"

Non mi risulta... scusa la mia ignoranza ma non ho capito l'esempio.

Comunque 2atm/1atm=600atm/300atm il rapporto di compressione e' sempre lo stesso... non vuol dire niente?

a none^3
be, è la seconda delle 4 fasi, ricordi?
aspirazione,
COMPRESSIONE,
scoppio"in camera COMPRESSA" quindi espansione,
scarico.

nei diesel poi si sa; la compressione è talmente spinta da incendiare la nafta x simpatia
Da sempre il motore a scoppio (quindi a gas espansi termicamente)
ha fatto uso espansioni pressurizzate, ottenendo potenze considerevoli.
dimenticarcene proprio in un motore che usa comunque gas espansi mi sembra un po miope non vi pare?
ricordatevi comunque che io non parlo di realizzarlo con una "fase di compressione" ma realizzarlo in una camera pressurizzata in modo che la pressione possa oscillare (es.300-600 bar) ma che non possa azzerarsi,
magari per una mictoscopica perdita tra le tenute del sistema,
per poi estrarre il movimento dal sistema? be, ricordate che esistono anche i giunti magnetici, nessun punto di contatto, ma l'albero esternoalla camera chiusa puo girare come l'albero interno, SENZA ALCUNA TENUTA!!
ora devo scappare ....ma tornero ciao.. si accettano critiche.

Ciao.

Forse mi sono spiegato male...
Io intendevo che il rapporto di compressione in un motore a scoppio tra la pressione all'interno del cilindro e quella sotto il pistone mi risulta essere "pressione interna"/"pressione atmosferica".
Sigillando e pressurizzando tutto in un motore stirling avresti 600/300=2=2/1. Non mi sembra cambi molto!


Sto sbagliando?

PS: comunque il mio nick e' Nove^3 (9^3 o 9 alla terza) anche se non ha questo significato numerico!

Edited by Nove^3 - 20/10/2005, 11:20

per Nove^3

scusa x l'errore di battitura sul tuo nik.

il rapporto di compressione è il rapporto che c'è tra il volume di minima compressione e il volume di massima compressione.
se una camera di 50 cm cubi diventa 1cm cubo si dice che ha un rapporto 1/50, questo per chiarire cosa accade nei motori a combustione interna.

ma torniamo al mio esempio: semplifico ulteriormente il concetto.
-ipotizziamo 2 bombole identiche, una con aria a press. atmosferica(1 bar), l'altra con aria a 300 bar.
-ora prendiamo entrambe le bombole e aumentiamo la loro temperatura in modo da espandere i gas interni del doppio
-nella prima bombola la pressione salirà a 2 bar (abbiamo guadagnato 1 bar)
-nella seconda bombola la pressione salirà a 600 bar (abbiamo guadagnato 300 bar)
spero di averti fatto entrare nel mio ragionamento (piu semplice non riesco) se hai capito qui, torna ai messaggi precedenti e riconsidera quel che ho scritto.

Ciao.
Scusa ma evidentemente ho usato il termine rapporto di compressione impropriamente! Non sapevo che avesse gia' un'altro significato nei motori.
Il mio ragionamento era ti tipo fisico...
300 atm --->|CILINDRO|<--- 600 atm
1 atm --->|CILINDRO|<---2 atm
Secondo me il lavoro che se ne tira fuori e' sempre lo stesso! Visto che le forze che interagiscono sono circa una il doppio dell'altra.
Nel motore a scoppio:
1 atm--->|CILINDRO|<--- svariate atm
Il mio dubbio e' tutto qui!

CITAZIONE (Nove^3 @ 23/10/2005, 22:25)

Ciao.
Scusa ma evidentemente ho usato il termine rapporto di compressione impropriamente! Non sapevo che avesse gia' un'altro significato nei motori.
Il mio ragionamento era ti tipo fisico...
300 atm --->|CILINDRO|<--- 600 atm
1 atm --->|CILINDRO|<---2 atm
Secondo me il lavoro che se ne tira fuori e' sempre lo stesso! Visto che le forze che interagiscono sono circa una il doppio dell'altra.
Nel motore a scoppio:
1 atm--->|CILINDRO|<--- svariate atm
Il mio dubbio e' tutto qui!

ciao
hai ragione ma dipende come fai il motore. Diciamo che hai due soluzioni:
1) puoi avere il basamento pressurizzato
2) puoi avere il basamento in atmosfera
nel primo caso lavori con le variazioni di pressione del ciclo, nel secondo caso lavori con la pressione interna del ciclo e l'atmosfera.

Ciao.
Se non ho capito male credo che intendesse tutto pressurizzato a 300. E per questo i conti non mi tornavano...
Forse ci siamo spiegati male.

CITAZIONE (Nove^3 @ 23/10/2005, 22:45)

Ciao.
Se non ho capito male credo che intendesse tutto pressurizzato a 300. E per questo i conti non mi tornavano...
Forse ci siamo spiegati male.

Nelle macchine pressurizzate la parte sotto il pistone e quella sopra sono in comunicazione diretta tramite un foro calibrato. E' pio il gioco delle pressioni che produce potenza
anto65

CITAZIONE (anto65 @ 23/10/2005, 22:53)

Nelle macchine pressurizzate la parte sotto il pistone e quella sopra sono in comunicazione diretta tramite un foro calibrato. E' pio il gioco delle pressioni che produce potenza
anto65

Questa proprio non l'ho capita!

CITAZIONE (Nove^3 @ 24/10/2005, 13:18)

CITAZIONE (anto65 @ 23/10/2005, 22:53)

Nelle macchine pressurizzate la parte sotto il pistone e quella sopra sono in comunicazione diretta tramite un foro calibrato. E' pio il gioco delle pressioni che produce potenza
anto65

Questa proprio non l'ho capita!

Capisco che non sia chiaro ma in poche parole non è semplice spiegarlo.
Il pistone si muove per la presenza di una differenza di forze sulle due facce del medesimo; attenzione ho detto forze e non pressioni ! La forze è il risultato di una pressione per un'area e quindi per far muovere un pistone puoi agire in due modi o variando le pressioni o variando le aree su cui le pressioni agiscono. Nello specifico tu hai la macchina ferma e quindi hai la stessa pressione su entrambe le faccie del pistone e per semplicità trascuriamo il fatto che le aree sono diverse in quanto da una parte vi sarà la biella. Il pistone mi identifica due volumi uno sopra e uno sotto messi in comunicazione con un piccolo forellino. Quando la macchina funziona ho nella parte superiore un qualcosa che mi fa variare la pressione che risulterà per parte del ciclo superiore e per parte del ciclo potrà essere anche inferiore a quella del volume inferiore del pistone. Ciò mi genererà la forza che mi fa muovere il pistone. E il forellino dirai tu ? Semplice, il suo diametro è scelto in modo da creare un gioco di pressioni che permettano nel volume inferiore del pistone solo una leggera oscillazione intorno al valor medio della pressione del motore. Quindi in una macchina caricata a 100 bar con oscillazioni in + e - di 40 bar cosa vedranno le due facce del pistone ? una vedrà circa 100 bar, l'altra vedrà tra 60 e 140 bar.
in conclusione ... si muove :-)
spero di averti chiarito un pò il discorso

anto 65

Scusa ma non ho capito bene. Hai scritto che vede 100 bar nel senso che sono 100 bar equivalenti alla forza esercitata sulla faccia o che se vado a misurare ci sono realmente 100 bar?
Inoltre di che tipo di stirling stai parlando?
Se non ho capito male nella prima parte superiormente ho 140 bar equivalenti che spingo sui 100 bar, nella compressione i 100 bar aumenterebbero ma vengono equilibrati dallo scambio di fluido tramite il forellino ( a prima vista il fluido passa da sopra (140) a sotto (100) invece avviene il contario da sotto a sopra, giusto?) aumentando cosi' la corsa del pistone, nella successiva fase di decompressione si hanno 60 bar superiormente che tirano su il pistone ed avviene il processo inverso.
Ho piu' o meno capito?
Spero di si...

CITAZIONE (Nove^3 @ 24/10/2005, 15:33)

Scusa ma non ho capito bene. Hai scritto che vede 100 bar nel senso che sono 100 bar equivalenti alla forza esercitata sulla faccia o che se vado a misurare ci sono realmente 100 bar?
Inoltre di che tipo di stirling stai parlando?
Se non ho capito male nella prima parte superiormente ho 140 bar equivalenti che spingo sui 100 bar, nella compressione i 100 bar aumenterebbero ma vengono equilibrati dallo scambio di fluido tramite il forellino ( a prima vista il fluido passa da sopra (140) a sotto (100) invece avviene il contario da sotto a sopra, giusto?) aumentando cosi' la corsa del pistone, nella successiva fase di decompressione si hanno 60 bar superiormente che tirano su il pistone ed avviene il processo inverso.
Ho piu' o meno capito?
Spero di si...

allora:
Il pistone immagina che separi due volumi, il primo superiore è il luogo (volume attivo) dove vado a svolgere il ciclo termodinamico della macchina, cioè dove vi è il gas attivo che scaldato e raffreddato svolge il ciclo; il secondo inferiore è un volume molto più grande in cui vi è lo stesso gas ma in cui non faccio nulla (volume morto). I due volumi sono separati da un piccolo foro diciamo da qualche decimo di millimetro di diametro.
il motore fermo ha a suo interno elio alla pressione di 100 bar; quindi la pressione esercitata sulla superficie superiore e inferiore del pistone è uguale e pari a 100 bar; quindi la risultante delle forze di pressione è nulla e il pistone sta fermo.
Ora se facciamo svolgere il ciclo avrò che il gas nel volume attivo viene compresso ed espanso, scaldato e raffreddato e tutte queste trasformazioni mi portano ad avere una variazione di pressione; le variazioni di pressione si propagano tramite il foro anche nella parte inferiore ma visto il minimo diametro al più provocano una leggera oscillazione della pressione inferiore (su 100 bar al più un bar). Ovviamente il movimento del pistone provoca la compressione e espansione del volume inferiore ma visto che è molto più grande di quello sopra ciò mi porta ad avere una variazione minima di pressione anche in questo caso.
Di conseguenza il mio pistone vede un grosso delta di pressione sopra (volume attivo) e un minimo delta di pressione sotto (volume morto).
Durante il ciclo quando la pressione sopra è maggiore di quella sotto ho produzione di energia meccanica. Naturalmente ci sono anche altri accorgimenti tecnici ma li rimandiamo ad un'altra volta.

sono riuscito a spiegarmi ?

anto65

per anto65
sono felice di vedere qualcuno che inizia a capire i miei discorsi, anche se devo dire che non prevedevo un piccolo foro, per me il lavoro che intendi fare eseguire al piccolo foro lo fa egregiamente la micro prerdita, a mio parere inevitabile, che rimarrà tra pistone e cilindro.

Vorrei un'aiuto : non ho capito come fare le CITAZIONI all'interno delle risporte, se mi spiega qualcuno lo ringrazio in anticipo.

CITAZIONE (tronic @ 24/10/2005, 19:50)

per anto65
sono felice di vedere qualcuno che inizia a capire i miei discorsi, anche se devo dire che non prevedevo un piccolo foro, per me il lavoro che intendi fare eseguire al piccolo foro lo fa egregiamente la micro prerdita, a mio parere inevitabile, che rimarrà tra pistone e cilindro.

Vorrei un'aiuto : non ho capito come fare le CITAZIONI all'interno delle risporte, se mi spiega qualcuno lo ringrazio in anticipo.

Ciao e ti ringrazio solo che sono almeno 20 anni che quello che ho descritto viene fatto sulle macchine commerciali ... non è un'innovazione. La micro perdita esiste ma non va bene, in quanto non è controllata; naturalmente questo artificio riuduce notevolmente lo stress a cui sottoponi le tenute anche se introduce un altro problema ... il sotto del pistone è in comunicazione con il manovellismo ? a voi l'ardua sentenza :-)

anto65

Ok credo di aver capito...
Nei miei ragionamenti non avevo tenuto conto che il volume sotto fosse tanto piu' grande del volume sopra e quindi non risenta molto di pressioni e decompressioni.
Solo due domandine:
Ma allora il foro serve solo per ridurre gli lo sforzo del pistone?
Non c'e' anche una infinitesima perdita di potenza?
Grazie

MMMM... allora non mi volete spiegare come si fanno li "citazioni" nelle risposte di questo forum?

CITAZIONE (Nove^3 @ 25/10/2005, 09:44)

Ok credo di aver capito...
Nei miei ragionamenti non avevo tenuto conto che il volume sotto fosse tanto piu' grande del volume sopra e quindi non risenta molto di pressioni e decompressioni.
Solo due domandine:
Ma allora il foro serve solo per ridurre gli lo sforzo del pistone?
Non c'e' anche una infinitesima perdita di potenza?
Grazie

Il foro serve per equilibrare le pressioni tra il "sopra" e il "sotto" del pistone questo per evitare di fare delle tenute sul pistone che debbano reggere tutta la pressione interna del motore. Quindi riduco se possiamo chiamarli così gli sforzi ma delle fasce del pistone.

La perdita di potenza ci sarà anche ma i benefici sono tali che o fai così o non fai nulla, quindi facciamo così :-)

CITAZIONE (anto65 @ 25/10/2005, 18:23)

CITAZIONE (Nove^3 @ 25/10/2005, 09:44)

Ok credo di aver capito...
Nei miei ragionamenti non avevo tenuto conto che il volume sotto fosse tanto piu' grande del volume sopra e quindi non risenta molto di pressioni e decompressioni.
Solo due domandine:  
Ma allora il foro serve solo per ridurre gli lo sforzo del pistone?
Non c'e' anche una infinitesima perdita di potenza?
Grazie

Il foro serve per equilibrare le pressioni tra il "sopra" e il "sotto" del pistone questo per evitare di fare delle tenute sul pistone che debbano reggere tutta la pressione interna del motore. Quindi riduco se possiamo chiamarli così gli sforzi ma delle fasce del pistone.

La perdita di potenza ci sarà anche ma i benefici sono tali che o fai così o non fai nulla, quindi facciamo così :-)

OK! Ora ho capito!

Per tronic.
Per fare le citazioni clicca sul pulsante rispondi posto in alto a destra del messaggio da citare. Nella pagina di risposta hai cosi' due form una per la citazione e una per la risposta.

CITAZIONE (Nove^3 @ 26/10/2005, 09:12)

Per tronic.
Per fare le citazioni clicca sul pulsante rispondi posto in alto a destra del messaggio da citare. Nella pagina di risposta hai cosi' due form una per la citazione e una per la risposta

grazzie mille, usavo il rispondi sbagliato.

penso che la pressurizzazione del gas sia anche un ottimo metodo per regolare la potenza del motore. Si potrebbe dotare il motore di valvole che consentano di pressurizzare e depressurizzare le camere in cui avviene lo scambio termico. In effetti un motore che funziona a pressione ambiente perde quasi tutta la sua efficienza in attriti interni, problema risolto dalla pressurizzazione delle camere (maggiore potenza specifica a scapito di una realizzazione meno "artigianale").

Tuttavia la quantità d'aria che agisce non è l'unico collo di bottiglia: a mio parere il problema più grande su un motore compatto è aumentare lo scambio termico sulle pareti.

CITAZIONE (Polipone2 @ 30/10/2005, 18:24)

penso che la pressurizzazione del gas sia anche un ottimo metodo per regolare la potenza del motore. Si potrebbe dotare il motore di valvole che consentano di pressurizzare e depressurizzare le camere in cui avviene lo scambio termico. In effetti un motore che funziona a pressione ambiente perde quasi tutta la sua efficienza in attriti interni, problema risolto dalla pressurizzazione delle camere (maggiore potenza specifica a scapito di una realizzazione meno "artigianale").

Tuttavia la quantità d'aria che agisce non è l'unico collo di bottiglia: a mio parere il problema più grande su un motore compatto è aumentare lo scambio termico sulle pareti.

ciao
in effetti la potenza la regoliamo con la pressione interna del gas, come in effetti un grosso problema è lo scambio termico. Ci sono molte proposte ma quella che forse ritengo più promettente è di un gruppo italiano che ha proposto una soluzione ingegnosa per aumentare lo scambio termico. In genere si agisce costruendo scambiatori con un fascio tubiero con tubi di opportuna sezione e cercando di esporli il più possibile alla fiamma.
anto65

CITAZIONE (Polipone2 @ 30/10/2005, 18:24)

penso che la pressurizzazione del gas sia anche un ottimo metodo per regolare la potenza del motore. Si potrebbe dotare il motore di valvole che consentano di pressurizzare e depressurizzare le camere in cui avviene lo scambio termico.

ecco una cosa a cui non avevo pensato, anche se mi sembra + logico bruciare meno x diminuire la potenza, e mantenere sempre al massimo la pressione (quindi non complicando il tutto)
comunque 9+ per l'iniziativa.

CITAZIONE (tronic @ 8/11/2005, 22:55)

CITAZIONE (Polipone2 @ 30/10/2005, 18:24)

penso che la pressurizzazione del gas sia anche un ottimo metodo per regolare la potenza del motore. Si potrebbe dotare il motore di valvole che consentano di pressurizzare e depressurizzare le camere in cui avviene lo scambio termico.

ecco una cosa a cui non avevo pensato, anche se mi sembra + logico bruciare meno x diminuire la potenza, e mantenere sempre al massimo la pressione (quindi non complicando il tutto)
comunque 9+ per l'iniziativa.

Regolare la potenza variando la temperatura significa lavorare variando il rendimento ... antieconomico !
Ti assicuro che regolare la pressione è molto più semplice di quel che sembra.
Anto65