Discussione: termodinamico con gruppo di turbosovralimentazione

ciao a tutti!!!

è un po' di tempo che avrei in mente quest'idea, cioè utilizzare un turbogruppo di sovralimentazione automobilistico ed alimentarlo con energia solare, tramite un concentratore parabolico.

la regolazione sarebbe piu semplice di quel che si pensa: si potrebbe creare un sistema di controllo in retroazione che rilevi la tensione in uscita e a seconda di essa azioni un servomotore che apra o chiuda una valvola che bypassa il tubo sul quale vengono convogliati i raggi.

l'idea mi sembra assai semplice, e mi chiedo se qualcuno ci abbia già pensato (se così fosse mi inviate il link? io non l'ho trovato)

poi due domande:
a che velocità girano i gruppi di turbo sovralimentazione? (ho letto 180000 RPM ma mi sembra tanto, nel qualcaso comunque si potrebbe utilizzare un bel treno di ingranaggi di riduzione)
che potenze sono in gioco in un simile tubogruppo?

Già fatto: se cerchi in rete l'ORC del mit trovi tutta la documentazione ed anche le istruzioni per la costruzione ed il montaggio.
Serve un minimo di conoscenza tecnica, altrimenti fai la figuraccia di quell'altro ex utente, che sta ancora cercando la "colla speciale per giuntare i manicotti di gomma del radiatore"... nel circuito del freon!

L'idea era venuta in mente anche a me tempo fa, forse ne avevo parlato anche qui sul forum. Ci sono però alcuni problemi che ne limitano il risultato a puro divertimento hobbystico che a effettiva produzione di energia.

In pratica stiamo parlando di un ciclo Brayton aperto, che nelle applicazione industriali fornisce rendimenti del 35% lavorando a pressioni di 15-20 bar e temperature fino a 1200°C.

fig_8.jpg

Nel nostro caso lavoreremo a un massimo di 2,5 bar (vedi mappa) con temperatura massima suppongo intorno ai 300°C. Facendo un po' di conti:
Tambiente= 15°C = 288 K
T isentropica di fine compressione = 288*2,5^(0,4/1,4) = 374 K = 100°C
DeltaT isentropico di compressione = 85 K
T isentropica di fine espansione = 573*(1/2,5)^(0,4/1,4) = 441 K = 168°C
DeltaT isentropico di espansione = 132 K

Poichè le portate sono le stesse, le potenze assorbite e prodotte da turbina e compressore sono grosso modo proporzionali ai deltaT elaborati (considerando costanti le proprietà dell'aria con la temperatura)
I deltaT che ho calcolato prima sono isentropici, quindi con rendimenti unitari. Considerando rendimenti anche del 70% (ottimi per un turbocompressore automobilistico), i deltaT reali sono di 121 K nel compressore e 92 K nella turbina.
Per il calcolo della potenza, considerando portate di 0,2 Kg/s:

Pcomp= 121 K*0,2 kg/s*1000 J/kgK= 24kW
Pturb = 92*0,2*1100 = 20 kW

In sostanza, il sistema non si autosostiene

Probabilmente con qualche accorgimento riusciresti a superare i 300°C di temperatura massima, ma il risultato non cambierebbe di molto. Io direi che viste le temperature in gioco il ciclo Brayton è da escludere. Meglio un Rankine (ORC) o uno Stirling.