Io credevo che si intesse una comparazione proprio di ciclo stirling vs. ciclo rankine... che poi fosse a stantuffi o a turbina non credevo facesse molta differenza. In effetti, si può fare anche un motore a ciclo stirling utilizzando una turbina, bisogna essere un tantino sbiellati ma credo che si possa fare...
Il calore da dove lo prendo? E che ne so... avevamo detto che doveva convenire, e se convenisse lo comprerei, mica ho detto che lo comprerei perchè a me converrebbe indiscriminatamente...
Parlando seriamente, un 20% di rendimento non si ottiene con un motore stirling o comunque con un motore a combustione esterna della portata di 10-100KW. Perchè... perchè il ciclo teorico di questo tipo di motori non è efficiente. Ci sono documenti che lo spiegano a piene mani ma che nessuno legge, o comprende. Oppure c'è la voglia di presentare qualcosa di nuovo che gli altri non conoscono e quindi si trascura il rendimento di scambio, il rendimento da recupero dei vapori nel caso del rankine, il rendimento da combustione, il rendimento reale del ciclo indicato...
Il motore intorno ai 10-500KW che rende di più a parità di combustibile usato è il combustione graduale sovralimentato. Ed ha un rendimento medio reale intorno al 30% per una variazione del carico dal 25% al 100% in termini calorimetrici.
Ci sono anche motori dello stesso tipo che raggiungono efficenze medie dell'ordine del 50-60% ma sono dei motori spaventosi con pistoni grossi come appartamenti. Ed in quei casi si comincia a fare concorrenza effettivamente alle turbine di grosse dimensioni.
Capisco che ci siano siti che sponsorizzano che sostengono e che dicono... bisogna però prendere i dati con le molle.
Principalmente perchè un motore a combustione graduale brucia all'interno della camera di scoppio tutto il combustibile producendo temperature di combustione molto elevate anche se gli organi meccanici rimangono freddi perchè il tempo di combustione è relativamente breve e non c'è tempo per lo scambio termico. In uno stirling lo scambiatore caldo sta sempre alla massima temperatura che può sostenere e già 700-800 gradi è un limite. Poi, l'acciaio di cui è probabilmente costruito lo scambiatore ha un tempo di propagazione del calore che porta ad un delta T tra camera esterna e gas interno che ne limita il rendimento. Stesso discorso deve essere fatto per lo scambiatore freddo. Gli organi del motore non possono funzionare a temperature superiori ai 100 gradi e ci deve essere un circuito di raffreddamento, come in un motore convenzionale e questo porta indiscutibilmente via calore riducendo ancora il rendimento. Il ciclo stirling poi, non viene seguito perfettamente dal motore, e se si usassero i mezzi adeguati si potrebbe rilevare un ciclo "indicato" più rotondo. Essendo l'efficenza termica, l'integrale della superficie del ciclo indicato apparirebbe evidente che il rendimento reale è per lo meno la metà di quello teorico. E se il rendimento teorico è uguale a 1-T2/T1 (approssimativamente per eccesso) e se T1=600°C e la temperatura del gas freddo T1=350°C l'efficienza termica potrebbe essere di 1-623/873=0.29 circa. Come abbiamo detto, approssimativamente questo rappresenta il doppio del ciclo indicato avremo con tanta buona volontà un rendimento del 15%. Da questo dobbiamo togliere il calore che se ne va per conduzione nel motore, il fatto che il gas non è un gas perfetto, gli attriti ecc... E questo non è che il rendimento del motore, solo del motore. Non dell'annessa caldaia che deve mantenere una fiamma costante in modo da riscaldare lo "scambiatore caldo" in modo che all'esterno stia intorno ai 700/800°C e la temperatura non cali mai malgrado il calore che viene asportato dallo stirling. Questo può far scomparire del tutto quel 15% di rendimento se lo includiamo nei calcoli. Poi, la coppia resa all'albero deve fare i conti con l'alternatore che non colleghiamo ad un batteria come dicevi, e poi all'inverter, ma utiliziamo direttamente con un ulteriore dispendio di 1.2-1.8% di rendimento nel generatore altrimenti, se carichi le batterie e poi ci piloti l'inverter... addio...
Il calore da dove lo prendo? E che ne so... avevamo detto che doveva convenire, e se convenisse lo comprerei, mica ho detto che lo comprerei perchè a me converrebbe indiscriminatamente...
Parlando seriamente, un 20% di rendimento non si ottiene con un motore stirling o comunque con un motore a combustione esterna della portata di 10-100KW. Perchè... perchè il ciclo teorico di questo tipo di motori non è efficiente. Ci sono documenti che lo spiegano a piene mani ma che nessuno legge, o comprende. Oppure c'è la voglia di presentare qualcosa di nuovo che gli altri non conoscono e quindi si trascura il rendimento di scambio, il rendimento da recupero dei vapori nel caso del rankine, il rendimento da combustione, il rendimento reale del ciclo indicato...
Il motore intorno ai 10-500KW che rende di più a parità di combustibile usato è il combustione graduale sovralimentato. Ed ha un rendimento medio reale intorno al 30% per una variazione del carico dal 25% al 100% in termini calorimetrici.
Ci sono anche motori dello stesso tipo che raggiungono efficenze medie dell'ordine del 50-60% ma sono dei motori spaventosi con pistoni grossi come appartamenti. Ed in quei casi si comincia a fare concorrenza effettivamente alle turbine di grosse dimensioni.
Capisco che ci siano siti che sponsorizzano che sostengono e che dicono... bisogna però prendere i dati con le molle.
Principalmente perchè un motore a combustione graduale brucia all'interno della camera di scoppio tutto il combustibile producendo temperature di combustione molto elevate anche se gli organi meccanici rimangono freddi perchè il tempo di combustione è relativamente breve e non c'è tempo per lo scambio termico. In uno stirling lo scambiatore caldo sta sempre alla massima temperatura che può sostenere e già 700-800 gradi è un limite. Poi, l'acciaio di cui è probabilmente costruito lo scambiatore ha un tempo di propagazione del calore che porta ad un delta T tra camera esterna e gas interno che ne limita il rendimento. Stesso discorso deve essere fatto per lo scambiatore freddo. Gli organi del motore non possono funzionare a temperature superiori ai 100 gradi e ci deve essere un circuito di raffreddamento, come in un motore convenzionale e questo porta indiscutibilmente via calore riducendo ancora il rendimento. Il ciclo stirling poi, non viene seguito perfettamente dal motore, e se si usassero i mezzi adeguati si potrebbe rilevare un ciclo "indicato" più rotondo. Essendo l'efficenza termica, l'integrale della superficie del ciclo indicato apparirebbe evidente che il rendimento reale è per lo meno la metà di quello teorico. E se il rendimento teorico è uguale a 1-T2/T1 (approssimativamente per eccesso) e se T1=600°C e la temperatura del gas freddo T1=350°C l'efficienza termica potrebbe essere di 1-623/873=0.29 circa. Come abbiamo detto, approssimativamente questo rappresenta il doppio del ciclo indicato avremo con tanta buona volontà un rendimento del 15%. Da questo dobbiamo togliere il calore che se ne va per conduzione nel motore, il fatto che il gas non è un gas perfetto, gli attriti ecc... E questo non è che il rendimento del motore, solo del motore. Non dell'annessa caldaia che deve mantenere una fiamma costante in modo da riscaldare lo "scambiatore caldo" in modo che all'esterno stia intorno ai 700/800°C e la temperatura non cali mai malgrado il calore che viene asportato dallo stirling. Questo può far scomparire del tutto quel 15% di rendimento se lo includiamo nei calcoli. Poi, la coppia resa all'albero deve fare i conti con l'alternatore che non colleghiamo ad un batteria come dicevi, e poi all'inverter, ma utiliziamo direttamente con un ulteriore dispendio di 1.2-1.8% di rendimento nel generatore altrimenti, se carichi le batterie e poi ci piloti l'inverter... addio...
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