innanzitutto, volevo precisare una cosa, cioè che io ho la fissa per il recupero della termica post-combustione delle macchine a combustione interna, soprattutto per quella dei “reciprocating engine” (motori a pistoni) di tutti i giorni, perchè questa energia dispersa è molta di più che non in una turbina a gas; nei motori a ciclo otto più poveri di tecnologia, questo valore può raggiungere anche oltre il triplo dell'efficienza utile (!!).
o almeno, persone e libri mi dicono così, cioè che per ogni tot Kcal di benzina:
1-il 20% vanno in efficienza utile all'albero.
2-il 10% in attriti ed inerzie dei componenti in movimento del motore, e in alimentazione dei servizi ausiliari del motore stesso (pompe, alternatore, ecc.)
3-il 30-35% di Kcal fuoriescono dal radiatore frontale, ed è oltre il 300% dell'efficienza utile del punto 1 (!!)... perciò, recuperandone anche solo 1/3, cioè il 20-23%, avremmo cmq un raddoppio dell'efficienza utile finale.
4-e un altro 30-35% esce dallo scarico come calore dei gas esausti... un altro 300% e passa dell'efficienza reale utile...
perciò abbiamo un 60-70% di calore che lascia la nostra macchina a combustione senza aver prodotto lavoro utile...
In un diesel stradale moderno, molto efficiente, il primo valore puo' raggiungere il 30%, a discapito dei valori del punto 2 e soprattutto 3 e 4, e se addirittura parliamo di 2 tempi lenti a regime fisso, come i sulzer navali (che sono usciti di produzione), le perdite per attrito e inerzie sono dimezzate, e l'efficienza è addirittura attorno al 40%... che poi diventa 50%, perchè gli scarichi alimentano un ciclo rankine (turbina a vapore)... perciò, qui abbiamo già la cogenerazione, e 50% di efficienza utile complessiva dei 2 cicli diesel+rankine, e tutto quello che si poteva recuperare è stato recuperato...
Veniamo alla mia idea: la mia "invenzione" è per tutti i motori a ciclo otto o diesel, a patto che:
-siano raffreddati ad acqua
-non siano già abbinati a cogenerazione (ma il mio sistema, entro in certi casi, può anche convivere con la cogenerazione, a patto che non si rubino Kcal a vicenza).
perciò adattabile a motori di auto, autotreni, corriere, mezzi pubblici, mezzi movimento terra, piccoli pescherecci o yacht privati... oppure, motori diesel o gas per powerplants (gruppi elettrogeni)... però non abbinati a cogenerazione, come certi motori a pistoni a gas o nafta che ho visto, che alimentano la palazzina o ospedale che hanno sopra sia di Kwh elettrici, che di Kcal termiche per il riscaldamento e acqua sanitaria, ovviamente tramite calore di recupero.
Il mio sistema è molto semplice, e non comporta modifiche estreme al motore già esistente così come è uscito di fabbrica, visto che ormai sono tutti raffreddati ad acqua, le componenti per modificarlo sono tutte esistenti già in commercio, e le pressioni e temperature raggiunte non saranno mai estreme o proibitive.
Un motore a ciclo otto o diesel ha un circolo chiuso di raffreddamento: l'acqua viene pompata nel basamento ad una data temperatura, lo percorre tutto nelle sue cavità, raffreddandolo, assorbendo Kcal e perciò aumentando la sua temperatura, poi esce, va al radiatore, dove disperde il nostro 30-35% di calore del punto 3 di inizio discussione, e poi torna alla pompa, che la re-immetterà di nuovo in circolo...
Il mio sistema prevede di rimuovere completamente gli accessori del sistema di raffreddamento di serie: tubazioni, pompa, radiatore, valvole e sensori di temperatura... presumo rimarremo con 2 manicotti filettati che portano ad entrare e uscire dal basamento: sul primo collego un compressore, che mi pompa dentro il motore aria compressa prelevata dall'ambiente esterno (da -15 a 35 °C) ad una determinata pressione e portata (anche 100-150-200 bar, che penso il basamento reggerebbe), e sul secondo, quello di uscita, collego uno stantuffo con manovella tipo treno a vapore, un “utilizzatore” dell'aria compressa ad alta temperatura e pressione che uscirà dal circuito di raffreddamento del mio motore: in questa maniera ho trasformato il circuito di raffreddamento del basamento nella caldaia di un motore a combustione esterno... perciò, allo stesso tempo il mio motore diventa a combustione interna ed esterna!
Come installare e realizzare il tutto?
Bhe, il compressore d'aria potrebbe benissimo essere un normale compressore meccanico da commercio, a vite o a lobi, simile a quello dei tuner, e installato alla stessa maniera (disteso coassialmente sopra il motore, viene messo in rotazione da una cinghia dentata collegata normale ad un albero a camme, raramente all'albero motore)... solo che non pompa aria compressa nei condotti di aspirazione, per alimentare il motore a ICE, ma nell'ex circuito di raffreddamento del motore, la caldaia del mio motore ECE... poi, mentre un compressore meccanico x uso automotive lavora a 1-2 bar, questo mi sa che dovrebbe lavorare a pressioni maggiori, per garantire un'adeguata pressione di aria ai condotti di raffreddamento, ma a portata inferiore...
L'utilizzatore, sarebbe un comunissimo stantuffo (non mi viene in mente maniera più economica ed efficace nel trasformare l'aria compressa calda in lavoro utile), collegato nella stessa maniera del compressore, cioè con una cinghia dentata che fa presa su un albero a camme coassiale, dotato di una breve prolunghetta con ruota dentata...
Per alimentare o meno lo stantuffo di aria in pressione e temperatura, metterei una valvola a farfalla gestita da una centralina, in maniera da dispensare il supplemento di lavoro utile raggiunto dal mio motore ECE non a random, ma rilasciando i cv supplementari in modo costante e impercettibile per il guidatore, controllando l'apertura della farfalla gradualmente, per procurare quasi la sensazione di percorrere una leggera discesa, e permettendo di mantenere costanti entro certi limiti pure i valori di pressione e temperatura all'interno del basamento, o “caldaia”... il tutto, per forza di cose dovrebbe essere gestito da una centralina.
pensate, su un tir, che fa il 95% dei suoi km a velocità costante, sarebbe utilissimo.
Aggiungo che il moto rotatorio dello stantuffo deve forzatamente passare per una ruota folle, in maniera che altrimenti lo stesso non venga trascinato dal motore, a freddo, creando attrito e dispersione di energia inutilmente.
Addirittura, per voler recuperare una dose non trascurabile di kcal in più, altrimenti andate disperse, creerei una sottile intercapedine attorno alla parte iniziale dei condotti di scarico (entro il vano motore), e la terrei in comunicazione con la cavità del basamento, creando un unico bacino in pressione: in questa maniera, avrei molto più calore gratis a disposizione, per aumentare l'entalpia nella caldaia del mio motore a combustione esterna.
Oppure, si potrebbe direttamente far passare i gas di scarico a 5-600 °C per uno scambiatore supplementare, dove c'è un lato scarico, e un lato che comunica con la mia caldaia... ma qui stiamo complicando un po' troppo per una modifica aftermarket...
L'ideale per perfezionare del tutto la macchina, sarebbe ricoprire con resina ceramica a spruzzo (esiste) tale porzione di condotti di scarico, e pure il basamento del motore, e il condotto che porta all'utilizzatore... così, ogni Kcal rimane dentro la caldaia, ed esce solo sotto forma di lavoro utile al mio stantuffo...
ma il massimo del massimo, sarebbe progettare da zero un basamento per un nuovo motore a combustione, apposta per funzionare così, cioè sia come ICE che ECE, con tutti i calcoli spessore del caso, prelevando maggiore energia dalla combustione, e magari con integrato un ricircolo e scambio di calore dai gas di scarico.
Che ne pensate?
Con quale efficienza recupererei ulteriore lavoro utile?
Di quanto sarebbe l'efficienza finale totale?
A differenza del Pantone, questo non mi corrode le camicie, fascie elastiche e valvole con il vapore a centinaia di gradi.
o almeno, persone e libri mi dicono così, cioè che per ogni tot Kcal di benzina:
1-il 20% vanno in efficienza utile all'albero.
2-il 10% in attriti ed inerzie dei componenti in movimento del motore, e in alimentazione dei servizi ausiliari del motore stesso (pompe, alternatore, ecc.)
3-il 30-35% di Kcal fuoriescono dal radiatore frontale, ed è oltre il 300% dell'efficienza utile del punto 1 (!!)... perciò, recuperandone anche solo 1/3, cioè il 20-23%, avremmo cmq un raddoppio dell'efficienza utile finale.
4-e un altro 30-35% esce dallo scarico come calore dei gas esausti... un altro 300% e passa dell'efficienza reale utile...
perciò abbiamo un 60-70% di calore che lascia la nostra macchina a combustione senza aver prodotto lavoro utile...
In un diesel stradale moderno, molto efficiente, il primo valore puo' raggiungere il 30%, a discapito dei valori del punto 2 e soprattutto 3 e 4, e se addirittura parliamo di 2 tempi lenti a regime fisso, come i sulzer navali (che sono usciti di produzione), le perdite per attrito e inerzie sono dimezzate, e l'efficienza è addirittura attorno al 40%... che poi diventa 50%, perchè gli scarichi alimentano un ciclo rankine (turbina a vapore)... perciò, qui abbiamo già la cogenerazione, e 50% di efficienza utile complessiva dei 2 cicli diesel+rankine, e tutto quello che si poteva recuperare è stato recuperato...
Veniamo alla mia idea: la mia "invenzione" è per tutti i motori a ciclo otto o diesel, a patto che:
-siano raffreddati ad acqua
-non siano già abbinati a cogenerazione (ma il mio sistema, entro in certi casi, può anche convivere con la cogenerazione, a patto che non si rubino Kcal a vicenza).
perciò adattabile a motori di auto, autotreni, corriere, mezzi pubblici, mezzi movimento terra, piccoli pescherecci o yacht privati... oppure, motori diesel o gas per powerplants (gruppi elettrogeni)... però non abbinati a cogenerazione, come certi motori a pistoni a gas o nafta che ho visto, che alimentano la palazzina o ospedale che hanno sopra sia di Kwh elettrici, che di Kcal termiche per il riscaldamento e acqua sanitaria, ovviamente tramite calore di recupero.
Il mio sistema è molto semplice, e non comporta modifiche estreme al motore già esistente così come è uscito di fabbrica, visto che ormai sono tutti raffreddati ad acqua, le componenti per modificarlo sono tutte esistenti già in commercio, e le pressioni e temperature raggiunte non saranno mai estreme o proibitive.
Un motore a ciclo otto o diesel ha un circolo chiuso di raffreddamento: l'acqua viene pompata nel basamento ad una data temperatura, lo percorre tutto nelle sue cavità, raffreddandolo, assorbendo Kcal e perciò aumentando la sua temperatura, poi esce, va al radiatore, dove disperde il nostro 30-35% di calore del punto 3 di inizio discussione, e poi torna alla pompa, che la re-immetterà di nuovo in circolo...
Il mio sistema prevede di rimuovere completamente gli accessori del sistema di raffreddamento di serie: tubazioni, pompa, radiatore, valvole e sensori di temperatura... presumo rimarremo con 2 manicotti filettati che portano ad entrare e uscire dal basamento: sul primo collego un compressore, che mi pompa dentro il motore aria compressa prelevata dall'ambiente esterno (da -15 a 35 °C) ad una determinata pressione e portata (anche 100-150-200 bar, che penso il basamento reggerebbe), e sul secondo, quello di uscita, collego uno stantuffo con manovella tipo treno a vapore, un “utilizzatore” dell'aria compressa ad alta temperatura e pressione che uscirà dal circuito di raffreddamento del mio motore: in questa maniera ho trasformato il circuito di raffreddamento del basamento nella caldaia di un motore a combustione esterno... perciò, allo stesso tempo il mio motore diventa a combustione interna ed esterna!
Come installare e realizzare il tutto?
Bhe, il compressore d'aria potrebbe benissimo essere un normale compressore meccanico da commercio, a vite o a lobi, simile a quello dei tuner, e installato alla stessa maniera (disteso coassialmente sopra il motore, viene messo in rotazione da una cinghia dentata collegata normale ad un albero a camme, raramente all'albero motore)... solo che non pompa aria compressa nei condotti di aspirazione, per alimentare il motore a ICE, ma nell'ex circuito di raffreddamento del motore, la caldaia del mio motore ECE... poi, mentre un compressore meccanico x uso automotive lavora a 1-2 bar, questo mi sa che dovrebbe lavorare a pressioni maggiori, per garantire un'adeguata pressione di aria ai condotti di raffreddamento, ma a portata inferiore...
L'utilizzatore, sarebbe un comunissimo stantuffo (non mi viene in mente maniera più economica ed efficace nel trasformare l'aria compressa calda in lavoro utile), collegato nella stessa maniera del compressore, cioè con una cinghia dentata che fa presa su un albero a camme coassiale, dotato di una breve prolunghetta con ruota dentata...
Per alimentare o meno lo stantuffo di aria in pressione e temperatura, metterei una valvola a farfalla gestita da una centralina, in maniera da dispensare il supplemento di lavoro utile raggiunto dal mio motore ECE non a random, ma rilasciando i cv supplementari in modo costante e impercettibile per il guidatore, controllando l'apertura della farfalla gradualmente, per procurare quasi la sensazione di percorrere una leggera discesa, e permettendo di mantenere costanti entro certi limiti pure i valori di pressione e temperatura all'interno del basamento, o “caldaia”... il tutto, per forza di cose dovrebbe essere gestito da una centralina.
pensate, su un tir, che fa il 95% dei suoi km a velocità costante, sarebbe utilissimo.
Aggiungo che il moto rotatorio dello stantuffo deve forzatamente passare per una ruota folle, in maniera che altrimenti lo stesso non venga trascinato dal motore, a freddo, creando attrito e dispersione di energia inutilmente.
Addirittura, per voler recuperare una dose non trascurabile di kcal in più, altrimenti andate disperse, creerei una sottile intercapedine attorno alla parte iniziale dei condotti di scarico (entro il vano motore), e la terrei in comunicazione con la cavità del basamento, creando un unico bacino in pressione: in questa maniera, avrei molto più calore gratis a disposizione, per aumentare l'entalpia nella caldaia del mio motore a combustione esterna.
Oppure, si potrebbe direttamente far passare i gas di scarico a 5-600 °C per uno scambiatore supplementare, dove c'è un lato scarico, e un lato che comunica con la mia caldaia... ma qui stiamo complicando un po' troppo per una modifica aftermarket...
L'ideale per perfezionare del tutto la macchina, sarebbe ricoprire con resina ceramica a spruzzo (esiste) tale porzione di condotti di scarico, e pure il basamento del motore, e il condotto che porta all'utilizzatore... così, ogni Kcal rimane dentro la caldaia, ed esce solo sotto forma di lavoro utile al mio stantuffo...
ma il massimo del massimo, sarebbe progettare da zero un basamento per un nuovo motore a combustione, apposta per funzionare così, cioè sia come ICE che ECE, con tutti i calcoli spessore del caso, prelevando maggiore energia dalla combustione, e magari con integrato un ricircolo e scambio di calore dai gas di scarico.
Che ne pensate?
Con quale efficienza recupererei ulteriore lavoro utile?
Di quanto sarebbe l'efficienza finale totale?
A differenza del Pantone, questo non mi corrode le camicie, fascie elastiche e valvole con il vapore a centinaia di gradi.
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