Discussione: alfa-Stirling

Salve a tutti, dopo un pò di tempo (un bel pò), passato a leggere in giro tutto quello che trovavo su i motori stirling e circa un migliaio di tentativi andati a vuoto fra lattine e quant'altro ho deciso di smettere di "Giocherellare" con le piccole potenze e cercare di farne uno vero poichè probabilmente è più facile reperire cuscinetti, valvole e quant'altro anzichè "arronzare" e quindi rischiare di perdere solo tempo in attriti e dispersioni varie.
Per questo motivo mi sono fatto coraggio e dopo aver trovato un compressore da sacrificare a questo esperimento, ho deciso SERIAMENTE di costruirne uno.

Ecco la mia intenzione:
Attenendomi a questo schema concettuale:

Vorrei provare a costruire un piccolo motore a GAS che sia in grado di sfruttare una fonte di calore di circa 80° (poco meno).
Montando un tappo sulla valvola di aspirazione e un tubo di acciaio sull'altra vorrei montare il tutto sullo stesso albero così come mostrato nello schema, possibilmente modificando lo stesso albero.

La mia unica perplessità riguarda appunto l'albero, se qualcuno ha i mezzi ho conosce qualcuno in grado di aiutarmi in questa impresa sono disposto a viaggiare/pagare/supplicare anche in tutta Italia.

Grazie per l'attenzione posterò qui i miei risultati.
Saluti
j3n4

CITAZIONE

La mia unica perplessità riguarda appunto l'albero, se qualcuno ha i mezzi ho conosce qualcuno in grado di aiutarmi in questa impresa sono disposto a viaggiare/pagare/supplicare anche in tutta Italia

Non dovrebbe essere difficile trovare qualcuno che ti sfila un pò diu soldini!

CITAZIONE

sfruttare una fonte di calore di circa 80° (poco meno).

Ma si parte in maniera completamente sbagliata!

CITAZIONE (alex3comforum @ 4/5/2006, 21:36)

CITAZIONE

La mia unica perplessità riguarda appunto l'albero, se qualcuno ha i mezzi ho conosce qualcuno in grado di aiutarmi in questa impresa sono disposto a viaggiare/pagare/supplicare anche in tutta Italia

Non dovrebbe essere difficile trovare qualcuno che ti sfila un pò diu soldini!

CITAZIONE

sfruttare una fonte di calore di circa 80° (poco meno).

Ma si parte in maniera completamente sbagliata!

Eh, 80° non sono pochi e il GAS dovrebbe ottimizzare la prestazione, quello che voglio realizzare io è un motore in grado di girare con questa temperatura magari utilizzando un sistema di raffreddamento sull'altro pistone.

Non credi sia possibile?

non mi piace come schema.

ciao.

CITAZIONE (sorellaLuna @ 5/5/2006, 10:13)

non mi piace come schema.

ciao.

Capisco... ma posso sapere anche il motivo? Puramente estetico oppure pensi che non può funzionare per qualche motivo?

CITAZIONE (j3n4 @ 5/5/2006, 12:08)

CITAZIONE (sorellaLuna @ 5/5/2006, 10:13)

non mi piace come schema.

ciao.

Capisco... ma posso sapere anche il motivo? Puramente estetico oppure pensi che non può funzionare per qualche motivo?

Ciao, non so che GAS intendi usare, sicuramente con aria 80°C sono pochi per far funzionare un motore alpha stirling, forse con un beta o gamma si può fare.

D

CITAZIONE (DinoDF @ 6/5/2006, 13:49)

CITAZIONE (j3n4 @ 5/5/2006, 12:08)

CITAZIONE (sorellaLuna @ 5/5/2006, 10:13)

non mi piace come schema.

ciao.

Capisco... ma posso sapere anche il motivo? Puramente estetico oppure pensi che non può funzionare per qualche motivo?

Ciao, non so che GAS intendi usare, sicuramente con aria 80°C sono pochi per far funzionare un motore alpha stirling, forse con un beta o gamma si può fare.

D

Sinceramente le prove che ho fatto con i modellini che mi sono costruito erano ad aria e purtroppo non ne ha funzionato neanche uno... ma questo penso che sia colpa del fatto che + piccoli sono i modelli che vuoi fare e maggiore precisione è richiesta nella sua costruzione... nella fattispecie non mi sono fidato di caricare del gas dentro una lattina (sono pazzo ma non fino a questo punto).
Per questo motivo ho smontato questo compressore e mi sto ingegnando a modificarlo per provare con del gas.
Non credo di dire corbellerie se dico che usando del gas come fluido probabilmente regisce prima dell'aria, visto che dalle prove che ho fatto in casa ho notato dei cambiamenti di pressione accettabili solo sopra i 100°.
Non ho grandi strumenti per misurare le temperature ma da qualche parte ho letto che qualcuno a provato a vedere cosa succedeva esponendo un contenitore con del gas a varie temperature e ho letto che la pressione sotto i 100° saliva a circa il doppio e sopra i 100° era circa 4 volte superiore.

A questo punto (mentre sto continuando a modificare il compressore) chiedo a voi notizie sul tipo di gas migliore da poter usare per ottimizzare il ciclo e che pressione conviene usare per ottimizzare la prestazione tecnica.

A breve (penso già lunedì), vi comunico i primi dati degli esperimenti che farò domani.

Saluti
j3n4

Eccomi nuovamente qui,
ho smontato il compressore e ho scoperto che con un ingegnoso sistema di lamelle riusciva a pompare aria direttamente dal centro del pistone sfruttando una cavità presente alla sua base.

Ho tolto le lamelle e ho fissato dei bulloni dentro i buchi fissandoli con della loctite (sperando che tiene almeno per le prime prove), ora ho un piccolissimo problema... il motore elettrico è fissato davvero bene e non ho idea di come toglierlo.
Vi allego un pò di foto, sperando che entro questa sera mi venga in mente qualcosa o dovrò portare tutto in officina e passare alle maniere forti

Saluti
j3n4

Eccomi di nuovo qui, dopo averci litigato un pò (un bel pò), sono riuscito a togliere quel motore elettrico, ora rimonterò tutto per bene.

Sto togliendo anche le lamelle che erano posizionate nella testata in questo modo avrò un volume maggiore.

Per massimo domenica dovrei aver eseguito i seguenti lavori:

Pulizia e allargatura interna della testata, rimontaggio gruppo termico con pasta termica al silicone e rimozione delle alette di raffreddamento della testata.

Una domanda per i più esperti:
avendo a che fare con 80° è molto probabile che questa temperatura a contatto con l'aria tenda ulteriormente a scendere, non converrebbe a questo punto ricoprire il cilindro di qualche materiale in grado di isolarlo?

Fatto tutto questo se chiudo con un bullone lo sfiato della testa applicando calore spero di assitere alla compressione e al movimento del pistone (credo mezzo giro al massimo).

Se tutto va come previsto monterò anche il secondo pistone (fortunatamente l'albero può ospitare un secondo pistone e ho anche il cuscinetto per adattarlo). :-)

Per adesso è tutto.
Saluti
j3n4

[micro OT]
j3n4, fammi indovinare... hai un boxer fulvo femmina giusto?
[/micro OT]

Complimenti per il progetto, ma il cilindro dell' heater è abbastanza sottile per poter trasmettere efficacemente il calore?

Buon lavoro!

forse sono stato avventato. tutto sommato è semplice.
però avevo dei dubbi sulla capacità di riscaldare il gas di u"heater"
non progettato per questa funzione. e se la caldaietta la montassi all'esterno?

bello quel compressore!
come farai a mantenere la giusta quantità di gas?
perchè i fori del pistone non li saldi direttamente? dopo quando l'attak si stacca rismonti tutto? immetti altro gas?
che cilindrata è?

Attached Image

CITAZIONE (zakplus @ 11/5/2006, 12:33)

[micro OT]
j3n4, fammi indovinare... hai un boxer fulvo femmina giusto?
[/micro OT]

Complimenti per il progetto, ma il cilindro dell' heater è abbastanza sottile per poter trasmettere efficacemente il calore?

Buon lavoro!

Ciao,
il mio cane (che come potete notare mi assite in ogni lavoretto), è un incrocio tra un Pit-Bull (padre) e un Bull-Terrier (Madre), è maschio ha 4anni e fortunatamente è un giocherelleone :-)

Riguardo alla testa del cilindro ci sto lavorando proprio per togliere tutto il complesso di valvole che avevano montato al suo interno, dopo di che provvederò a togliere le alette di raffreddamento e limarne la superficie per ottenere uno strato sottile in grado di trasmettere rapidamente il calore nel cilindro.

CITAZIONE (sorellaLuna @ 11/5/2006, 14:20)

forse sono stato avventato. tutto sommato è semplice.
però avevo dei dubbi sulla capacità di riscaldare il gas di u"heater"
non progettato per questa funzione. e se la caldaietta la montassi all'esterno?

bello quel compressore!
come farai a mantenere la giusta quantità di gas?
perchè i fori del pistone non li saldi direttamente? dopo quando l'attak si stacca rismonti tutto? immetti altro gas?
che cilindrata è?

In effetti la fonte di calore è esterna ed è una lama di ferro sulla quale ho applicato della pasta per processori a cui sopra ho applicato una lastrina di rame, questo per fare in modo che il rame fungesse da condensatore e rilasciasse costantemente la temperatura di circa 80°, limando la testata e collocandola a contatto con questa lama contavo di usare della pasta per processori per assorbire tutto il calore che il rame era in grado di offrire alla testa di alluminio...

Diciamo che ho "grossolanamente" pensato di sfruttare le proprietà del rame in grado di "trattenere" il calore e le proprietà dell'alluminio in grado di rilasciare immediatamente il calore.

Incamiciando l'esterno del cilindro con della pasta termica dovrei inoltre riuscire a limitare la disperisone nell'ambiente del calore trasmesso alla testata concentrando tutto il possibile solo sulla testa e quindi in teoria dovrebbe sfogarlo tutto sul gas.

Il tipo di GAS che ho intenzione di usare per le prime prove è quello per accendini... non so perchè ma avendo visto accendini esplodere al sole mi da l'impressione che questo tipo di gas non gradisce molto il calore e spero tanto che nella mia automobile in piena estate siamo al di sotto dei 100°

Per ottenere la giusta quantità di gas contavo di fare nel seguente modo:
Prendere un bullone e bucarlo, applicarci una valvola per accendini e avvitarlo sulla testa del compressore, dare gas fin tanto che dall'altra parte non vedo uscire solo gas e a quel punto chiudere l'altro lato.
A questo punto dovrei avere solo gas e una piccola percentuale di aria nel cilindro e procedere nel pompaggio di GAS finchè riesco a metterne dentro.

E' tutto molto approssimativo lo so, ma a occhio dovremmo esserci.

Cmq questo è un prototipo, non ho intenzione di sfruttarlo a lungo ma spero che da questo esperimento ne possa uscire una conoscenza per poterlo ottimizzare e riprodurrlo in serie in seguito.

Per quanto riguarda la colla spero che tenga almeno qualche giro perchè saldare l'alluminio potrebbe compromettere la forma e per ora ho solo quello.
Non conosco la cilindrata ma a occhio dovrebbe essere vicino ai 50cc.

Il mio scopo è farlo girare con questa temperatura, potenza e quant'altro al momento è marginale.

Saluti
j3n4

forse come saldatura non troppo invasiva potresti provare a farla con lo stagno ma non salda molto facilmente ma sigilla bene tuttavia non regge gli urti...

CITAZIONE (ag_smith @ 11/5/2006, 18:08)

forse come saldatura non troppo invasiva potresti provare a farla con lo stagno ma non salda molto facilmente ma sigilla bene tuttavia non regge gli urti...

Grazie smith ma effettivamente lo stagno non reggerebbe neanche alla pressione... Vi garantisco che i bulloni sono stati stretti bene ma onde evitare che le vibrazioni avessero potuto svitarli ho aggiunto la loctite, che in questo caso serve solo ad evitare che si svitino.

Un saluto
j3n4

dovresti conoscere la cilindrata per dimensionare i parametri Q (quantità di calore in Kc da apportare per ottenere un certo lavoro).
la camera fredda con la refrìgeri?
il rigeneratore come lo fai?
invece del rame come volano termico xkè non usi un pezzetto di marmo?
se usi il GPL come gas attenzione alle fiamme libere...
se qualche guarnizione non tiene rischi di farti male.
se ti sepe a scopo didattico monta qualche sonda ptc(0,5€) nei punti importanti e un manometro con memoria sulle teste, sono curioso!

CITAZIONE

dovresti conoscere la cilindrata per dimensionare i parametri Q (quantità di calore in Kc da apportare per ottenere un certo lavoro).

Si, questo che dici è vero ma va anche considerata la distanza fra pistone e testata, inoltre è importante l'alesaggio... diciamo che in pratica è TUTTO molto importante ma stando come stanno le cose non ho la possibilità di misurare tutto con esattezza e inoltre considerando che il gas al suo interno sarà pompato a quasi 2ATM non c'è molto da preoccuparsi... semmai è importante il tuning quando è assodato che 80° sono sufficienti a svolgere questo lavoro.

CITAZIONE

la camera fredda con la refrìgeri?

Pensavo di montare delle alette di alluminio sulla testa del pistone freddo e una piccola cella di peltier da 4W sul tuobo di scambio.

CITAZIONE

il rigeneratore come lo fai?

Veramente non ci sono ancora arrivato :-)

CITAZIONE

invece del rame come volano termico xkè non usi un pezzetto di marmo?

Dal basso della mia ignoranza penso che il marmo offre una resistenza iniziale che con circa 80° gli fai il solletico.

CITAZIONE

se usi il GPL come gas attenzione alle fiamme libere...

Hehehe fortunatamente la lama che fornisce il calore è ben distante da fiamme libere.

CITAZIONE

se ti sepe a scopo didattico monta qualche sonda ptc(0,5€) nei punti importanti e un manometro con memoria sulle teste, sono curioso!

Anche io sono tremendamente curioso di vedere se funziona! Cmq non ti preoccupare se funziona a costo di spendermi TUTTO lo rivolto come un pedalino!

Ci tengo a precisare che il mio obbiettivo è di ottenere un simile motore per sfruttarlo in modalità scalare ad esempio con i fumi di una caldaia o con un pezzo di lamiera scura sul tetto di una abitazione, l'obbiettivo è ricavare l'energia sufficiente ad illuminare una strada o le scale di un condominio... un simile sistema apporterebbe un notevole risparmio energetico, non trovate?

A breve altri piccoli passi verso il test finale.

Saluti
j3n4

CITAZIONE

dovresti conoscere la cilindrata per dimensionare i parametri Q (quantità di calore in Kc da apportare per ottenere un certo lavoro).

Proprio oggi stavo pensando alle parole che mi avevi detto ieri... e mentre stavo giocherellando con il cilindro del compressore ho ragionato su una cosa alquanto OVVIA ma che sinceramente non ci avevo proprio pensato (fino ad oggi).

Ossia: Mettiamo che per adesso ho un solo pistone e volessi vedere almeno che la pressione lo allontanasse dalla testa, ciò avverrebbe ad una certa pressione X, avremmo quindi senza dubbio nei vari stadi di aumento di compressione una soglia poco al di sotto della X nella quale il pistone sta per muoversi ma non dispone ancora di una forza/saturazione_di_volume sufficiente per farlo.

In pratica quello che voglio dire è che conosciuta la soglia X in cui esso si muove potremmo pompare gas a poco meno della soglia massima per fare in modo che non appena il gas comincia a scaldarsi il pistone si muove.
Servirà in questo modo meno calore e presumibilmente avrebbe maggiore potenza.

Che ne dite? Ho preso una cantonata?

Se nessuno mi smentisce nel frattempo ho pensato un sistema per scoprire questa soglia X, siccome sono poco bravo in matematica, invece di fare i calcoli, ho pensato di portare il pistone quanto + possibile vicino alla testa e segnare il punto con un pennarello, pompare aria nel cilindro con un altro compressore e comprimere fin quando il pistone non sia sceso completamente in basso.
Avvalendomi di un manometro ed una valvola di sfogo voglio scoprire quale sia la pressione massima che serve a farlo scendere e annotarmi a quale pressione il pistone comincia a muoversi verso il basso.
Avrò in questo modo il picco massimo e il picco minimo che mi occorre per decidere in seguito che tipo di gas usare.

Spero di non aver detto stupidaggini, entro martedì avrò preparato la testa del cilindro per questo esperimento, ansioso dei vostri commenti torno a lavoricchiare.

Saluti
j3n4

fatto così, psudoeuristicamente, non tieni conto della dinamica dei fluidi, la velocità cioè con cui immetti il fluido nella camera. la quantità di moto è data dalla massa x la velocità. a questo punto ci sono i trafilaggi.

x è solo la forza che vince gli attriti

CITAZIONE (sorellaLuna @ 15/5/2006, 10:10)

fatto così, psudoeuristicamente, non tieni conto della dinamica dei fluidi, la velocità cioè con cui immetti il fluido nella camera. la quantità di moto è data dalla massa x la velocità. a questo punto ci sono i trafilaggi.

x è solo la forza che vince gli attriti

Si hai ragione, mi sono espresso male nel precedente post perchè in effetti avevo omesso di dire che l'aria che avrei immesso nel cilindro l'avrei fatta entrare molto lentamente proprio per evitare questa eventualità e considerare quindi solo le pressioni in gioco, fatto questo ovviamente entra in gioco anche il discorso che hai fatto tu ma solo per capire quanto potente sia il motore e quanti giri raggiunge o (eventualmente) a quanto potremmo spingerlo ancora, ma direi che questo riguarda il dopo, ossia quando avremo due pistoni che si muovono con un ciclo costante, poichè essendo troppe variabili in gioco ed essendo SOLO in questa realizzazione diventerebbe un impresa titanica tenere conto di proprio TUTTO, pertanto posso attenermi al buon senso e alla metodica scenza del tentativo, con questo non voglio dire che ciò che dici non mi sia di aiuto, anzi ti ringrazio perchè i tuoi preziosi consigli sono senz'altro da tenere presente qualora (come ovviamente succederà), il motore si rifiuterà di azionarsi e quindi ricorrerci per capire dove sistemare.

Mentre un cruccio che mi sta assalendo in questi giorni è il diametro del collettore... ho visto di recente un alfa realizzato da un università con dei collettori molto grandi...
Questo tipo di problema che mi sono posto mi sta davvero assillando perchè potrebbe costituire un "collo di bottiglia" nel sistema e addirittura essere la causa di un NON FUNZIONAMENTO.

Che misura dovrà essere? Come me lo posso calcolare?
Qualcuno può aiutarmi in questo?

Saluti
j3n4

ricorda i trafilaggi!!!

vai in biblioteca e prendi un libro di "macchine a fluido"
c'è un capitolo dedicato.
un collettore troppo grande crea rallentamenti, un piccolo cadute di pressione.

CITAZIONE (sorellaLuna @ 15/5/2006, 10:37)

ricorda i trafilaggi!!!

vai in biblioteca e prendi un libro di "macchine a fluido"
c'è un capitolo dedicato.
un collettore troppo grande crea rallentamenti, un piccolo cadute di pressione.

Infatti è quello che sospettavo... mi sa che la progettazione della testata sarà leggerissimamente più lunga del previsto argh! :-(

se ci fai conoscere la cilindrata e il rapporto di compressione reale ci si può dare una mano.
il rapporto di compressione lo puoi trovare con un manometro con memoria.(se hai un amico meccanico il gioco è fatto).


il dato di compressione ci serve reale.
non puoi calcolarlo con il calibro. il motore è usato e chissà di che qualità.

CITAZIONE (sorellaLuna @ 15/5/2006, 10:44)

se ci fai conoscere la cilindrata e il rapporto di compressione reale ci si può dare una mano.
il rapporto di compressione lo puoi trovare con un manometro con memoria.(se hai un amico meccanico il gioco è fatto).


il dato di compressione ci serve reale.
non puoi calcolarlo con il calibro. il motore è usato e chissà di che qualità.

Ok, grazie per la disponibilità, mi metto subito a lavoro per darti le misurazioni che mi hai chiesto, dammi un paio di gg per finire di svuotare la testata e faccio subito le misure che mi hai chiesto.

Solo una domanda e una precisazione:

Precisazione:
I trafilaggi non dovrebbero esserci perchè era un compressore funzionante e in piena forma, inoltre userò il silicone termico per sigillare la testa ma qualora dovessi notare una perdita di compressione volerei immediatamente alla rettifica, l'unica cosa che mi lascia un pò titubante è la fascia del pistone che sembra fatta di una gomma particolare (presumo che sia poliuretano), presumibilmente non è in grado di resistere a pressioni eccessive, questo è un aspetto di cui devo accertarmene prossimamente quando il tutto sarà montato (ovviamente evitando di stressarla troppo poverina), cmq per esperienza personale ritengo il poliuretano un ottimo materiale forse anche ideale per questo tipo di realizzazione purchè non si salga troppo di pressione.

Domanda:
Oltre al diametro e la lunghezza del pistone presumo che ti occorrerà anche sapere quanto spazio sia presente fra pistone e testa vero?

CITAZIONE (sorellaLuna @ 15/5/2006, 11:30)

NO!

la compressione la devi misurare col manometro!
col calibro puoi misurare la distanza testa-PMI e l'alesaggio.

Ok di misurare la pressione con il manometro avevo capito, ok per le altre misure provvedo, ti fornirò:

1) Diametro del pistone
2) Lunghezza pistone
3) Distanza fra pistone e testata
4) Lunghezza della biella
5) Misura compressione effetuata con il manometro
6) Diametro del collettore attuale
7) Diametro del cilindro

Penso che ci sia tutto... manca solo il peso e il diametro del volano... se serve includo pure quello e poi ci dovrebbe essere tutto.

(Ho riassunto così mi ricordo pure io hehe).

Grazie ancora per l'aiuto!

Saluti
j3n4