Discussione: e il vapore?

bunasera a tutti, ho scoperto per caso questo forum, e mi sono iscritto per vedere se quest'idea potrebbe avere senso.
in poche parole: considerato che il 70% dell'energia potenziale del carburante in un motore a scoppio o diesel viene dispersa in calore (il che comporta una resa del 30% del motore stesso, e un gran dispendio di energia per dissipare il calore in eccesso), sarebbe fattibile usare invece l'energia teermica del carburante per produrre vapore con cui far girare (e qui non saprei cosa sarebbe meglio)
- una turbina per alimentare un motore elettrico
- una turbina collegata direttamente all'albero motore
- un sistema di pisstoni e bielle simile a quello dei motori tradizionali?

c'è qualche ingegnere meccanico in grado di demolire immediatamente l'ipotesi (così mi metto il cuore in pace), oppure di capire se la cosa è fattibile/conveniente?
attenzione, parlo di tecnologie attuali, e di un sistema costi/benefici basato sul rendimento del motore.

In teoria, generare vapore al posto di alimentare un motore a scoppio potrebbe dare un rendimento maggiore... ma....
Un impianto a turbina, ad esempio, richiede per raggiungere un'alta efficienza dei parametri dimensionali molto diversi da un motore a scoppio (il motore sarebbe più grande), richiederebbe più stadi di surriscaldamento e risurriscaldamento (il motore diventa ancora più grande), una caldaia ad alta efficienza etc etc....
Ma soprattutto, un condensatore enorme se vuoi sfruttare tutto il salto entalpico, ed è questo il vero limite del motore a vapore: se tutto il resto forse si potrebbe ridurre alle dimensioni di un motore attuale, con potenze specifiche simili ad un motore a scoppio, la presenza obbligatoria di un condensatore che scambi calore con l'aria porterebbe l'impianto a dimensioni eccessive (problema che col motore a scoppio non esiste in quanto a ciclo aperto, cioè usa l'aria ambiente come "spugna termica")
Come esempio si può prendere la locomotiva, che nonostante le dimensioni enormi, è occupata dall'impianto a vapore per il 95% dello spazio... eppure ha meno potenza di un locomotore diesel.
Comunque, se vuoi,si possono fare anche dei calcoli. Ma secondo me la differenza è macroscopica.

Ho pensato anch'io la stessa cosa......non proprio la stessa........cioè utilizzare il calore smaltito attraverso lo scappamento di un motore endotermico normale x generare vapore. Pensa che il catalizzatore può arrivare a 500° e anche di più.
Mi sono detto:"sono il solito pazzoide con idee strane"....ma leggendo un articolo su un giornale di tecnica, ho scoperto che anche la BMW ha pensato la stessa cosa e ha già provato a montare una piccola turbina a vapore sotto il cofano (naturalmente oltre al normale motore a benzina) che sfrutta i gas di scarico per vaporizzare l'acqua e sembra riesca a recuperare circa il 20% della potenza del motore.
Questa cosa l'ho letta più di un anno fa, poi non se ne è più sentito parlare.
Probabilmente troppi costi e complicazioni! Comunque in teoria funziona, non fa una piega!

Ciao, in un altra discussione , ho proposto una mia idea , di creare un motore di sana pianta a 4 cilindri dei quali due a benzina e gli altri due che sfruttino la presione del vapore che si potrebbe creare subito all'uscita della camera di scoppio ,circa 700 gradi , andando a recuperare il 50 % perso in calore , facendo il pieno di benzina e di acqua , apena ritrovo la discussione la posto.

ps: questa e la discussione , ero partito dall'idrogeno , poi abbiamo parlato del vapore ,anche se sembra che qualcuno ci stia lavorando .

http://energierinnovabili.forumcommunity.net/?t=6003990

Già... e con un ciclo aperto, quanta acqua devi portare a spasso? E con un ciclo chiuso, come lo condensi il vapore? Quanto è grande il condensatore?

è un idea, ma cmq mercedes ci sta gia lavorando da circa 8 anni , per cui penso che non sia impossibile ,non penso una azienda butti via del denaro inutilmente se una cosa non funziona , cosa dici?.

Devi tenere conto di alcune cose:
Il rendimento maggiore si ottiene abbinando una turbina a vapore alla trazione, tuttavia questo rende un problema l'uso delle marce e di tutto il sistema di regolazione della velocità, poiché la turbina ha un'inerzia e non tollera sbalzi di velocità...
In secondo luogo parte del calore viene comunque persa... non si può isolare termicamente tutto perché si parla di altissime pressioni e temperature (per garantire un efficienza alta).

Questo è quello che ricordo a grandi linee, spero comunque di non aver scritto cose troppo inesatte

CITAZIONE (livingreen @ 27/10/2007, 20:18)

Già... e con un ciclo aperto, quanta acqua devi portare a spasso? E con un ciclo chiuso, come lo condensi il vapore? Quanto è grande il condensatore?

Teoricamente si potrebbe sfruttare il flusso d'aria per condensare l'acqua, quando la macchiana è in movimento... però in effetti anche questa è una complicanza, quando l'auto è ferma sono problemi

Non ci sarà mai un auto del genere, di sicuro. Se incominciamo a farci due conti, è facile scoprire il perchè...
-con il modesto salto entalpico, la resa non è un gran che;
-allora bisognerebbe avere na quantità molto alta di vapore, cioè molta acqua.
-di conseguenza, il volume del condensatore diventerebbe enorme;
-coi dati tipici di un'automobile, sarebbe già molto ottenere 30kW con un sistema del genere, e l'incremento di prestazioni o il risparmio dei consumi sarebbe vanificato dal maggior peso. Meglio curare un po' l'aerodinamica ed alleggerirla un po', ed alora sì che si vedono i risultati!

La trazione a vapore è stata abbandonata fin dall'apparizione dei primi traballanti motori a benzina, e sebbene le case facciano ogni tipo di esperimento, non conterei proprio sul fatto che ne vedremo mai una, nemmeno una concept car

Bisogna cambiare il combustibile, non i motori.

Ho capito, ma , se invece di pensare ad utilizzarlo come spinta per i pistoni la usasimo per esempio: per muovere , condizzionatore , servo sterzo elettrico , e tutta l'elettronica di bordo, ect ect , avremmo un calo nei consumi non indiferente , indipendentemente dalla massa e la aerodinamica del veicolo ,giusto ho sbaglio?,
cmq non penso sia una cosa da scartare , sono sempre 700 gradi circa all'uscita della camera , e sembra impossibbile non riuscire a usare tutto sto ben di dio (gradi)temperatura .

Beh, Giorgio, sono d'accordo con te al 99%....
Certo, se si potesse aumentare l'efficienza ed arrivare al 50%, invece del misero 21% dei motori a benzina e del 30% dei motori diesel (valore medio del settore automotive) sarebbe un bel passo avanti.
Putroppo, mi sa che questo non va molto d'accordo con le leggi della termodinamica....
Speriamo negli sviluppi delle fuel cells e nella conversione diretta, è meglio.

Il motore a vapore, almeno per le automobili, nella felice ipotesi di potere miniaturizzare a sufficienza un simile dispositivo, presenterebbe diversi svantaggi:
1) sprecare acqua. Anche se si tratta di una risorsa abbondante sulla Terra, usarla per la propulsione, così come i biocarburanti, è una v***ata bella e buona. Acqua e cibo si usano per nutrizione e igiene, non per i motori.
2) l'acqua andrebbe comunque raffinata. Un motore dovrebbe usare acqua distillata pura, in quanto un uso costante e quotidiano finirebbe con l'incrostare il motore di sali e il serbatoio di muffe.
3) un motore a vapore non ha la resa di lavoro sufficiente, andrebbe rifornito troppo frequentemente, andando così ad incidere sui costi del pieno.

Ok farsi domande... non seguire il "gregge".. ecc. ecc.... MA bisogna anche guardarsi attorno e vedere tutte le strade che i vari "greggi" percorrono!

Allora:

CITAZIONE

baron litron, inviato il: 14/10/2007, 22:17
...il 70% dell'energia potenziale del carburante in un motore a scoppio o diesel viene dispersa in calore (il che comporta una resa del 30% del motore stesso.... sarebbe fattibile usare invece l'energia teermica del carburante per produrre vapore..

poi:

CITAZIONE

steam1981, inviato il: 27/10/2007, 14:44
... utilizzare il calore smaltito attraverso lo scappamento di un motore endotermico normale x generare vapore... sembra riesca a recuperare circa il 20% della potenza del motore..

e

CITAZIONE

leon73, inviato il: 27/10/2007, 15:54
... andando a recuperare il 50 % perso in calore..

infine:

CITAZIONE

leon73, inviato il: 28/10/2007, 20:17
...per muovere , condizzionatore , servo sterzo elettrico , e tutta l'elettronica di bordo, ect ect..

Per "recuperare" energia dal calore "disperso" citato e/o caldi gas di scarico, non servono complesse/pesanti macchine a vapore e/o turbine, ecc. ..bastano dei termogeneratori.
Tuttavia anticipo (chi + edotto del sottoscritto in materia potrà ragguagliare meglio) che NON è possibile asportare tutto il calore generato ma solo una parte...pena il cattivo funzionamento del propulsore (con aumento dei consumi... o addirittura il suo spegnimento). Diciamo che è possibile asportare quella parte che di norma asporta... il dispositivo di raffreddamento!.
Esperimenti e prototipi in tal senso sono stati fatti anche dal sottoscritto. La cosa funziona ma l'energia ricavabile è molto limitata (svariati punti percentuali, indicativamente).

Comunque sia anche arrivando a recuperare il "50%", come è stato scritto e su quotato, del... disperso... ovvero del ...70%... significherebbe recuperarne un 35... che sommato ai 30 iniziali ..a casa mia fa 65.

Ora, non considerando le ulteriori limate dovute al peso del sistema di reucpero, un veicolo ibrido attuale si avvicina al 50% di rendimento...senza ulteriori rifornimenti/consumi d'acqua.
Equipaggiato con servizi "elettrici" tipo condizionatore (NB FERMIII... lo è già!) permette volendo di usare il "recupero" per tali scopi.

Quindi se l'obbiettivo è 65..allora c'è già un gregge di "Priussisti" che sta percorrendo analoga strada (nel senso che i modelli di prossima uscita faranno meglio dei precedenti).
L'uso di ulteriori termogeneratori su tali veicoli è purtoppo non indicato, in quanto di calore ne producono...veramente poco (a riprova che esistono altre vie che portano a simile destinazione).

CITAZIONE (livingreen @ 28/10/2007, 20:21)

Beh, Giorgio, sono d'accordo con te al 99%....
Certo, se si potesse aumentare l'efficienza ed arrivare al 50%, invece del misero 21% dei motori a benzina e del 30% dei motori diesel (valore medio del settore automotive) sarebbe un bel passo avanti.
Putroppo, mi sa che questo non va molto d'accordo con le leggi della termodinamica....
Speriamo negli sviluppi delle fuel cells e nella conversione diretta, è meglio.

La cosa più conveniente da fare secondo me, allo stato attuale delle cose, sarebbe proprio cercare di aumentare il rendimento.
Mettiamocela via, finché il petrolio non si esurirà NON accadrà MAI una rivoluzione del mercato automobilistico.. e tutte le macchine continueranno a funzionare su idrocarburi derivati dal petrolio.

Secondo me bisognerebbe recuperare il calore scambiato dal motore nel circuito di raffreddamento, in qualche modo... Anche se non è semplice (la differenza di temperatura è molto bassa quindi il rendimento sarebbe comunque basso).

CITAZIONE (valmaximus @ 29/10/2007, 13:51)

Il motore a vapore, almeno per le automobili, nella felice ipotesi di potere miniaturizzare a sufficienza un simile dispositivo, presenterebbe diversi svantaggi:
1) sprecare acqua. Anche se si tratta di una risorsa abbondante sulla Terra, usarla per la propulsione, così come i biocarburanti, è una v***ata bella e buona. Acqua e cibo si usano per nutrizione e igiene, non per i motori.
2) l'acqua andrebbe comunque raffinata. Un motore dovrebbe usare acqua distillata pura, in quanto un uso costante e quotidiano finirebbe con l'incrostare il motore di sali e il serbatoio di muffe.
3) un motore a vapore non ha la resa di lavoro sufficiente, andrebbe rifornito troppo frequentemente, andando così ad incidere sui costi del pieno.

Ecco, questa è un'altra cosa importantissima e giustissima.
L'acqua allo stato attuale è come il petrolio... non va sprecata.

CITAZIONE (baron litron @ 14/10/2007, 22:17)

bunasera a tutti, ho scoperto per caso questo forum, e mi sono iscritto per vedere se quest'idea potrebbe avere senso.
in poche parole: considerato che il 70% dell'energia potenziale del carburante in un motore a scoppio o diesel viene dispersa in calore (il che comporta una resa del 30% del motore stesso, e un gran dispendio di energia per dissipare il calore in eccesso), sarebbe fattibile usare invece l'energia teermica del carburante per produrre vapore con cui far girare (e qui non saprei cosa sarebbe meglio)
- una turbina per alimentare un motore elettrico
- una turbina collegata direttamente all'albero motore
- un sistema di pisstoni e bielle simile a quello dei motori tradizionali?

c'è qualche ingegnere meccanico in grado di demolire immediatamente l'ipotesi (così mi metto il cuore in pace), oppure di capire se la cosa è fattibile/conveniente?
attenzione, parlo di tecnologie attuali, e di un sistema costi/benefici basato sul rendimento del motore.

ottima idea!
emanuele

CITAZIONE

ottima idea!
emanuele

Quale?

CITAZIONE (livingreen @ 31/10/2007, 16:22)

CITAZIONE

ottima idea!
emanuele

Quale?

quale?...ma quella di usare energia termica del carburante x produrre vapore con cui far girare una turbina o qualcosa di simile...non trovi?
emanuele

Forse non hai capito, dai post precedenti, che la cosa è molto costosa, molto ingombrante ed offre un rendimento infimo. Le leggi della termidinamica non permettono di usare tutto il calore per generare energia...ma solo una parte. Se usi il motore di un camion, forse arrivi a generare 20 kw (e sono già molto ottimista, gli esperimenti attuali non vanno oltre i 3 kw)
Basta avere le gomme alla giusta pressione e risparmi molto più carburante che non con un generatore a vapore che ti costa come tutta la vettura. Per conto mio, calcoli alla mano, l'idea è bocciata.

CITAZIONE (livingreen @ 1/11/2007, 07:55)

Forse non hai capito, dai post precedenti, che la cosa è molto costosa, molto ingombrante ed offre un rendimento infimo. Le leggi della termidinamica non permettono di usare tutto il calore per generare energia...ma solo una parte. Se usi il motore di un camion, forse arrivi a generare 20 kw (e sono già molto ottimista, gli esperimenti attuali non vanno oltre i 3 kw)
Basta avere le gomme alla giusta pressione e risparmi molto più carburante che non con un generatore a vapore che ti costa come tutta la vettura. Per conto mio, calcoli alla mano, l'idea è bocciata.

secondo me con gli sviluppi tecnologici attuali qualcosina in + si potrebbe ottenere...poi vedo d portarti 1 progettino...
ema

Gli sviluppi tecnologici non possono nulla contro le leggi della termodinamica... comunque, aspetterò...

Provato a leggere il mio messaggio precedente?
No ehhh?... Neanche di striscio... e si vede.

Non so a chi rispondi, gattmes....
.....comunque, anche i termogeneratori non consentono di generare gran che se c'è bassa differenza di temperatura. Gli ultimi esperimenti della BMW con generatori termoelettrici sullo scarico, di cui ho letto ieri), hanno generato finora poco più di 15 kW, ed è un grosso risultato, se si pensa che generatori artigianali montati sui camion riescono ad arrivare solo fino ad 1,5 kW (ora c'è in giro un generatore da 3 kW)
Recupero di potenza su di un motore da auto da 150 kW = 15 kW = 10 % in più
Recupero di potenza su di un motore da camion da 400 kW = 1,5 kW = 0,375 % in più

Sono poco più che esperimenti, finora... i risultati ottenuti sono inferiori a quelli che si hanno col miglioramento dell'aerodinamica o delle gomme. Perlomeno, si tratta di sistemi statici ed affidabili, non come una turbina.
Il recupero di energia tramite vapore è eddirittura inferiore, pur avendo costi spropositati.

L'unico sistema che finora dà grandi speranze è la conversione diretta con fuel cells e trazione elettrica.

riprendo, dopo qualche giorno. grazie per i chiarimenti, in effetti se fosse così facile (o se funzionasse davvero) ci avrebbe già pensato qualcuno. la cosa non è fattibile, e ora capisco perché.
piuttosto, sempre tenendo in considerazione i progressi nel campo di materiali, sarebbe praticabile la via dell'elettrodiesel? cioè, un motore diesel staccato dalla propulsione, che serva soltanto a generare energia elettrica (sfruttando magari anche il calore prodotto per i servomeccanismi, come già accennato da altri) per rifornire un motore elettrico che spinga la macchina? potrebbe permettere di superare il limite maggiore delle auto elettriche attuali, e cioè gli accumulatori, pesanti e ingombranti?
così, per curiosità

La falla principale del motore a combustione interna sta nella regolazione: è ingegneristicamente folle dover progettare un motore con un range di giri ampio almeno 6000-7000 (dagli 800-900 del minimo fino ai 7000-8000 massimi dei motori a benzina). I maggiori progressi si sono avuti proprio migliorando i sistemi di regolazione, grazie a centraline, iniezione elettronica, fasatura variabile.
Ma si tratta solo di palliativi

Un motore a combustione, se ancora ha senso di esistere, deve essere rigorosamente a giri costanti, in corrispondenza del massimo rendimento.
Deve quindi funzionare solo da generatore per produrre energia elettrica, perchè così da il meglio di sè.

Solo dopo aver reso il funzionamento costante possiamo pensare a tutta una serie di sistemi per recuperare l'energia persa. A dir la verità uno ce n'è già: il turbocompressore che sfrutta l'energia cinetica dei gas combusti che altrimenti diventerebbe calore.

E, sempre volendola dire tutta, il vapore si usa già. E in un modo molto semplice: mischiando l'acqua col gasolio ed uno speciale emulsionante. Il vapore prodotto in camera di combustione assorbe il calore ed aumenta la pressione, dando potenze specifiche maggiori.

Si chiama gasolio bianco, lo usano i mezzi di trasporto pubblici, ne trovate notizie qua: http://www.comune.torino.it/gtt/gruppo/vei...liobianco.shtml

L'unico grande problema è che l'emulsione è instabile, e a veicolo fermo tende progressivamente a separarsi. Ovviamente l'acqua da sola provocherebbe danni irreparabili, come tutti ben sappiamo.
Quindi piuttosto che studiare marchingegni irrealizzabili, perchè la Bmw non trova un sistema per usare il gasolio bianco su tutte le auto? Ad esempio si potrebbero ipotizzare 2 serbatoi separati per acqua e diesel e un emulsionatore che crea la miscela quando serve. Il tutto con qualche centinaio di grammi di peso in più