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Turbina al posto del radiatore

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  • Turbina al posto del radiatore

    Mi scuso se posto qui, ma non sapevo dove farlo.
    Da un bel pò mi frulla nella testa l'idea di raffreddare un motore termico di un auto, sempre utilizzando un liquido ma facendolo espandere in turbina al posto di mandarlo nel radiatore che scambierebbe calore con l'aria e bye bye energia.
    In questo modo la turbina trasformerebbe quel calore in lavoro da fornire ad un'alternatore che potrebbe dare una mano alle batterie di un'auto ibrida, riducendo magari l'apporto del motore termico.
    Ora dato che questa cosa non lo vista da nessuna parte, vorrei capire se sono io che ho detto una cavolata o è il mondo che è corrotto xD?
    Effettivamente potrebbe essere un sistema pesante, più costoso, magari raffredare ad aria la turbina non è sufficente insomma ho tanti dubbi e vorrei capirci di più.

  • #2
    Avrebbe un rendimento ridicolo, con quel salto termico. L'aumento di peso e di resistenza di avanzamento si mangerebbe l'infimo vantaggio ottenuto, oltretutto a caro prezzo.

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    • #3
      Concordo con livingreen che saluto, tieni presente che per il benessere del motore (guarnizioni testa) l'acqua non dovrebbe superare i 130°C; gia i 100°C sono estremamente dannosi tant'è vero che il termostato normalmente lavora attorno ai 90° c.ca e questa T dev'essere mantenuta il più costante possibile; non eccedere ma neppure raffreddarsi ergo avresti un delta di espansione veramente ridicolo.
      Un recupero di energia, con sistemi "leggeri" e non invasivi potrebbe essere fatto forse attraverso l'uso di termocoppie o celle di Peltier aventi il giunto caldo interno al radiatore e quello freddo esposto all'aria anche in tal caso non c'è comunque da aspettarsi grandi rese. Tempo fa lessi di un esperimento simile fatto però usando il calore della marmitta di un camion: l'energia recuperata era di 1kW
      Domotica: schemi e collegamenti
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      • #4
        Beh ineffetti anche se il radiatore sperperà il 25% dell'energia della benzina facendo i calcoli a stento si raggiunge un recupero del 50% di quel 25, e considerando che ci sono perdite che non ho considerato e i pesi del sistema; posso dire di aver sparato una cavolata xD
        Ultima modifica di Firegiov; 12-10-2011, 17:37.

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        • #5
          Il salto termico non è molto, ma può essere usato come preriscaldamento in un ciclo che usi anche il calore ad alta temperatura dei gas di scarico. Come citato già altrove nel forum, la Bmw stava studiando un sistema di recupero termico di questo tipo con microturbina a vapore, anche se da quanto leggo ora qui hanno deciso di abbandonare il preriscaldo per migliorare i tempi di risposta.

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          • #6
            Beh ineffetti anche se il radiatore sperperà il 25% dell'energia della benzina facendo i calcoli a stento si raggiunge un recupero del 50% di quel 25
            Sei decisamente ottimista.
            Con quel salto termico non recuperi nemmeno il 10% di quel 25%...
            la Bmw stava studiando un sistema di recupero
            Però lo faceva sui gas di scarico, almeno il rendimento di carnot migliorava...

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            • #7
              Nemmeno il 10% possibile? prima di scambiare calore con l'aria, il liquido di raffreddamento che passa nel radiatore che temperatura raggiunge?

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              • #8
                Idea che vale la pena di essere considerata e non liquidata frettolosamente come ha fatto qualcuno

                Conobbi anni fa un dottorato che ha fatto 3 anni di ricerca in una università francese sul progetto BMW di cui parlate.

                L'idea era di recuperare il calore dei fumi e del raffreddamento del motore per alimentare un ciclo a vapore o un ORC, i vantaggi erano tutt'altro che trascurabili,ma evidenti solo in autostrada, tant'è che la cosa sarebbe stata sviluppata solo per la serie 7.

                Dai fumi e dal liquido di raffreddamento con un ORC si può recuperare energia per aumentare la potenza utile e quindi il rendimento termodinamico del 10%. (passare da 36 a 40 grosso modo)

                Oltretutto le turbine radiali per ORC sono compatte e poco pesanti, gli scambiatori lavorano per scambio di fase e sono anch'essi compatti (molto più degli acqua-aria come i nostri radiatori)

                Lo svantaggio è il controllo di questo ciclo "secondario" e cosa fare di questa potenza meccanica in più

                Collegarla ad un alternatore in un motore ibrido e quindi dare più potenza al motore elettrico?
                Collegarla tramite un riduttore direttamente all'albero motore?

                Sono domande la cui risposta non è semplice

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                • #9
                  @firegiov
                  Mettiamola così se l'acqua bolle .... hai molte possibilità di aver fuso
                  Scherzi a parte, stiamo parlando di 100 - 130°C, per intenderci la spia rossa di surriscaldamento posta sul cruscotto normalmente si accende attorno ai 100°C (punto ebollizione)
                  Qualcuno sa invece le temperature che si raggiungono sullo scarico dopo il catalizzatore? Prima è inutile tanto non si può lavorare visto che il calore serve al catalizzatore stesso.
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                  • #10
                    Il miglior modo di recuperare calore è quello di produrne meno riducendo gli attriti,non a caso si sono studiati in lungo e in largo pistoni e cilindri ceramici,senza superare,purtroppo i test di resilienza.
                    Comunque in alcuni cogeneratori ho visto utilizzare alcool particolari,per abbassare il punto di ebollizione intorno ai 90 gradi,che come fanno notare,sono la temperatura di funzionamento ideale.

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                    • #11
                      .... o anche solo con acqua
                      Motore ad iniezione d'acqua - Wikipedia
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                      • #12
                        questo 3d mi interessa molto

                        di fluidi che bollono a temperature piu basse ce ne sono diversi, specie nel campo dei frigorigeni.
                        r134a ... ecc..
                        tempo fa vidi su youtube un video che mostrava come convertire calore in energia meccanica con una piccola turbina autocostruita e
                        3 semplice scambiatori a piastre (evaporatore, condensatore, economizzatore), R134a, e dei pezzi di tubo in gomma per radiatore.
                        purtroppo i video su utube spesso sono delle gran buffonate.
                        però da allora mi misi a documentarmi.
                        l'intento era recuperare la sovraproduzione di impianti solari termini, specie i sottovuoto che possono contare su temperarure di mandata estive ben oltre i 120°C, quindi DT utili anche di 70°. cosi a naso anche secondo me sarebbe semplice, conoscendo la violenza con cui R134a aumenta di pressione ( e quindi di volume a pressione costate) nel campo di temperature 20 / 80°c
                        non ho mai provato di fare nulla per due motivi precisi.
                        non esistono in commercio, o non esistono economicamente acquistabili, piccole turbine ermetiche che possano reggere 15 - 20 bar di pressione.
                        ok si potrebbe utilizzare un compressore frigorifero ... e provato funziona, l'albero gira se gli soffi aria con un compressore...
                        ma credo sarebbe stato tempo perso, il motore elettrico accoppiato è progettato per essere un motore e non un generatore.
                        anche riuscendo a fargli erogare corrente credo che il rendimento sarebbe stato ridicolo.
                        ma il motivo principale con cui mi sono scontrato è il sig. carnot
                        egli dice che il rendimento teorico di una macchina termica, è 1- T2/T1. semplicemente il rapporto tra la temperatura della sorgente termica e la temperatura "fredda" di fine ciclo.
                        nel nostro caso, con un salto termico utile di 70° avrei un rendimento teorico di trasformazione calore in energia meccanica del 18%
                        nella realtà è facile intuire che le perdite del solo accopiiamento con alternatore, e rendimento elettrico dell'alternatore stesso renderebbe un buon risultato avere un rendimento effettivo del 10%.
                        qundi se il mio impianto solare, ad esempio, produce 2kw termici , potrei ricavare 200watt elettrici.
                        meglio montare dei pannelli FV a basso rendimento come i tetti di italia sono pieni.
                        ma chè un MA, che non mi è chiaro; se c'è qualcuno in grado di illuminarmi prego lo faccia.
                        la formuletta della macchina termica di carnot si riferisce ai gas, una macchina a gas.
                        cambierebbe se invece di gas si utilizzano fluidi a cambio di fase? nel dettaglio R134a?
                        tutto questo per dire che se fosse possibile avere un buon rendimento teorico con fluidi a cambio di fase con questo salto termico , allora sarebbe pensabile spenderci tempo e danaro a fare un prototipo.
                        Ultima modifica di T-1000; 11-10-2012, 16:44.

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                        • #13
                          Non cambia nulla.... se ci pensi, anche il vapore è un "fluido a cambio di fase"... e si calcola nel solito modo, proprio come dice il sig Carnot. Comunque, sei sulla strada giusta: i calcoli sono plausibili, e le turbine non sono l'unico modo di generare energia. Nel piglet si usa un sistema a pistoni, in altri casi si usa un ancor più semplice compressore scroll come espansore.... ma la fregatura è sempre il rendimento.
                          Senza una sorgente caldissima non si ottiene niente, nemmeno di recuperare le spese.

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                          • #14
                            Vado decisamente OT ma con la sovraproduzione citata da T-1000 mi chiedo perché non si realizzino semplici sistemi ad assorbimento (vedi frigorifero ad ammoniaca) in grado se non di fungere da condizionatori almeno da deumidificatori.
                            Con un costo tutto sommato irrisorio (il frigorifero ad ammoniaca ha un costrutto veramente semplice) si aumenterebbe la funzionalità degli impianti solari termici.
                            Per il resto, per la produzione di elettricità attraverso impianti come quelli citati, bisognerebbe, secondo me, sviluppare maggiormente la tecnologia delle celle di Peltier..... uhm.... pensandoci bene il connubio frigorifero ad assorbimento (parte fredda) - impianto solare termico (parte calda) abbinato appunto a celle di Peltier ne aumenterebbe il rendimento di quest'ultima.
                            Quasi quasi apro un thread e ne discutiamo
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                            • #15
                              mi chiedo perché non si realizzino semplici sistemi ad assorbimento
                              Se ci fai caso, il tutto funziona in base alla gravità ed al calore che fanno scendere e salire i fluidi nel frigorifero.
                              E la cosa non va molto d'accordo con le applicazioni mobili... persino nei camper e nelle roulotte si raccomanda di mattere in funzione i frigo solo da fermi e perfettamente livellati, altrimenti non funzionano.

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                              • #16
                                Hai ragione livingreen, in effetti il mio era un OT a 360°, nei miei pensieri vi era un utilizzo casalingo non del tipo automobilistico.
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                                • #17
                                  Che io sappia BMW a breve monterà di serie il dispositivo ... allo scarico i benzina superano agevolmente i 500°C ... La turbina verrà usata per generare l'energia elettrica necessaria alla vettura

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                                  • #18
                                    Sono dieci anni che la BMW studia il turbosteamer sullo scarico, ma non ho mai vsto la notizia dell'adozione di questo dispositivo sperimentale sulle auto di serie. Qual'è la fonte della notizia?

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                                    • #19
                                      Originariamente inviato da Lupino Visualizza il messaggio
                                      mi chiedo perché non si realizzino semplici sistemi ad assorbimento (vedi frigorifero ad ammoniaca) in grado se non di fungere da condizionatori almeno da deumidificatori.
                                      tesi su tesi, studi a non finire, commissionati da grandi gruppi automobilistici, un mio ex professore è stato relatore di una tesi commissionata da Nissan.
                                      Difetti: costi elevati, ingombri elevati nei sempre più angusti spazi del vano motore, e ancor peggio a basso regime quando si è in coda, il calore dei fumi non è sufficiente a far funzionare il ciclo per cui è richiesto un piccolo bruciatore o extra iniettate.
                                      Altra cosa i fumi non possono essere raffreddati sotto un certo valore altrimenti i catalizzatori non funzionano (servono 400°C)

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                                      • #20
                                        Fonte : Macchine & Motori N.ro 30

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