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Chi di voi ha costruito un motore Stirling?

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  • #31
    Originariamente inviato da quasar12358 Visualizza il messaggio
    La configurazione gamma è stata quella da me preferita, perchè mi permetteva di impiegare un economicissimo pistone in plastica a ridosso del lato freddo della camera del dislocatore. La plastica "prende bene" la grafite e per piccole potenze, o per fare delle prove diventa insostituibile.
    Stò studiando un motore stirling alfa. Io come cilindro del pistone freddo avrei trovato un canotto per scarico di lavandino in ottone cromato interno ed esterno, di 31 mm di diametro interno e 0,5 mm di spessore, ma naturalmente mi sono bloccato sulla progettazione del pistone. Il pistone in PVC che tu hai progettato che caratteristiche ha? ossia:
    - gioco rispetto al diametro del cilindro
    - lunghezza del pistone in PVC che striscia sulla parete del cilindro
    - lavorazione della superficie in PVC che striscia sulla parete del cilindro (lucida, fine o grossolana per trattenere meglio la grafite?)
    Grazie e complimenti per l'idea che hai avuto. Ciao.

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    • #32
      Stirling: il sistema pistone-cilindro

      Per SE-POL
      Ho letto la descrizione del pistone iperquadro, l'idea è nuova e mi piace, ho una domanda da fare: come conciliare lo sfasamento di 90 gradi tra pistone e dislocatore, (il pistone normalmente "insegue" la variazione di pressione introdotta dal movimento in anticipo, o in ritardo, del dislocatore). Non è che faresti uno schizzo a riguardo per capire meglio?
      Per quanto riguarda il pistone che ho costruito in pvc, il diametro è 18,41 mm, la tolleranza rispetto al diametro del tubo è al max 0,01 mm (1 centesimo), che è il massimo a cui posso aspirare con il tornio che ho, la lunghezza del pistone è 20 mm, corsa del pistone 25 mm, con piccole variazioni in base al tipo di motore costruito.
      Anche se il rapporto tra i volumi di 6:1 è quello che mi permetterebbe di far funzionare il motore con una temperatura di 60 C°, per l'ultimo motore il rapporto è vicino a 1,2:1 questo significa che la temperatura della testa riscaldata (dalla candela)della camera del dislocatore deve essere di 270-300 gradi per poter funzionare gagliardamente, inoltre la tenuta del pistone deve essere estremamente buona. Ti sconsiglio il tubo da scarico da lavandini (anch'io ci avevo pensato) non è abbastanza rotondo ed è troppo elastico per essere usato come cilindro. Io ho usato tubo estruso in ottone per le tende, dia. int. 18,42 mm, con qualche centesimo di variazione tra una partita di tubi e l'altra, lo spessore del tubo è di circa 1 mm, inoltre è abbastanza rotondo. Il cilindro è complessivamente lungo 51 mm (25 di corsa del pistone + 20 del pistone + 5 del tappo forato in alluminio che lo chiude all'estremità + 1 mm di spazio lasciato tra testa del pistone e tappo). Durante la lavorazione, il pistone è stato portato ad un diametro tale da permettere l'introduzione forzata nel cilindro, la finitura ultima è stata fatta con una striscia di carta abrasiva da carrozzieri no. 1000. Su detta superficie è stata fatta passare la mina di grafite 6B. Il pistone finito può scorrere nel cilindro facilmente in virtù del suo stesso peso (pochi grammi) anche tenendo il cilindro leggermente inclinato rispetto all'orizzontale (20 gradi circa), ma una volta sigillata un estremità del cilindro, tenendo lo stesso in verticale, per effetto della depressione indotta, il pistone impiegherà 20-30 secondi per fuoriuscire. Questo per dire a che punto deve essere preciso e privo di attritoil sistema cilindro-pistone, naturalmente a tutto vantaggio del rendimento. Finora non sono riuscito a trovare niente di meglio come materiale per il pistone. Ho provato con il teflon, è piuttosto pesante e cambia dimensioni con la temperatura, inoltre tende ad incollarsi con il tempo umido. L'alluminio non trattiene la grafite ed entra in contatto con le pareti di ottone (a specchio) del cilindro, strisciandole. La grafite è troppo fragile e perciò difficile da lavorare.

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      • #33
        Stirling pistone

        Dimenticavo il pistone è fatto a "bicchiere" cilindrico rovesciato, lo spessore delle pareti è di 3 mm, lo spinotto è in acciaio da 1,5 mm a metà pistone (10 mm dalla testa).
        Ho pesato il pistone (in pvc, completo di spinotto) 18,41 mm di diametro x 20 in altezza, spessore 3 mm, per un totale di 4,9 grammi.
        Ultima modifica di quasar12358; 15-12-2009, 09:28.

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        • #34
          Stirling alimentato a carbone di legna

          L’ultimo motore Stirling costruito, è stato testato, durante le vacanze di Natale, nel seguente modo: Una resistenza, costituita da un filo singolo di di Nichel Cromo, è stata avvolta sulla testa in acciaio inox del motore, dopo che questa è stata elettricamente isolata con del nastro sottile in teflon, del tipo comunemente impiegato in idraulica. La testa è stata successivamente isolata termicamente per permetterle di raggiungere temperatute elevate. La resistenza in NiCr è stata quindi alimentata a 6, 5 volt, 620 mA (circa 4 Watt). Con questa potenza termica applicata, una volta raggiunto un equilibrio termico ed una differenza di temperatura sufficiente tra la testa ed il resto, il motore è stato avviato. Ho constatato che una volta avviato il motore riusciva a rimanere in moto indefinitamente e questa era la potenza elettrica minima al mantenimento del movimento. Durante una prova successiva, lo Stirling è stato fatto funzionare per 1 ora con 10,4 grammi di carbone di legna (da 14 g iniziali a 3,6 g finali, di braci rimaste), mantenendo accese 2 lampadine in serie, da 6 Volt, 0,6 Watt collegate al generatore dello stesso. Il potere calorifico del carbone è circa di 8000 Kcal/H per Kg. Avendo solo 10 grammi di carbone le calorie a disposizione sono 80, corrispondenti a 92 Watt/H. Il rendimento complessivo del motore/generatore è stato valutato intorno al 1,3%. Il carbone era contenuto in una specie di mini-stufetta munita di camino, fatta con domopak alluminio, chiusa intorno alla testa del motore, dove però poteva circolare un minimo d'aria che permettesse la combustione del carbone stesso. Segue foto.
          Ultima modifica di quasar12358; 14-01-2010, 13:21.

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          • #35
            Stirling a carbone di legna

            Ecco la foto del mio ultimo test
            File allegati

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            • #36
              Originariamente inviato da quasar12358 Visualizza il messaggio
              Per SE-POL
              Ho letto la descrizione del pistone iperquadro, l'idea è nuova e mi piace, ho una domanda da fare: come conciliare lo sfasamento di 90 gradi tra pistone e dislocatore, (il pistone normalmente "insegue" la variazione di pressione introdotta dal movimento in anticipo, o in ritardo, del dislocatore). Non è che faresti uno schizzo a riguardo per capire meglio?
              Dopo una pausa di riflessione ti invio uno schema del pistone iperquadro.

              Il cilindro con la testa calda è in rosso, il pistone freddo che è solo testa è in blu, il dislocatore è in verde, il copertone è in marroncino, il basamento è in viola, l'asse motore e le bielle sono in nero.
              La vista è laterale , vista di fronte la sagoma del cilindro sarebbe circolare. Le nervature sulle teste hanno la funzione di rinforzo e anche di alettature per un migliore scambio di calore.
              Per trasmettere il movimento del pistone, che è di solo 20mm, all'albero motore ho messo un rinvio a leva con un rapporto di 1:4,5 cosi la biella di potenza si muove di 90mm. Per il movimento del displacer sempre con un rinvio a leva ma rapporto 1:1, la biella del displacer si muove di 120mm ed è uguale al movimento del displacer.
              Il fulcro della leva del displacer è oscillante per poter mantenere sempre in asse l'asta del displacer, e l’asta del displacer ha un’asola per potersi muovere attraverso il perno della testa del pistone, collegato all’asta di rinvio di potenza, perché l’asta del displacer ed il perno sono sullo stesso asse.
              L’asta del displacer attraversa il pistone freddo con un foro a tenuta che fa anche da guida ed ha un foro di guida anche nella testa del cilindro, con un tubo chiuso per avere una perfetta tenuta, così pur essendo il fulcro della leva del displacer oscillante l’asta si mantiene sicuramente in asse.
              Ho fatto due disegni con uno sfasamento di 90° del moto per poter vedere gli spostamenti delle parti meccaniche.
              Una tale configurazione penso sia valida per bassi delta T, che del resto sono il campo in cui meglio lavorerebbe il pistone iperquadro.
              Ciao SE-POL.
              File allegati

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              • #37
                Ho complicato la meccanica un pò troppo, non serve un'asola sull'asta del dispalcer allego uno schema un pò più semplice.
                Clicca sull'immagine per ingrandirla. 

Nome:   Stirling con copertone1.JPG 
Visite: 1 
Dimensione: 89.0 KB 
ID: 1918841
                Ciao SE-POL.

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                • #38
                  Stirling a pistone iperquadro

                  Per SE-POL
                  Davvero molto originale e molto ben pensato. Una cosa delicata trovo che siano i manovellismi, che devono essere resistenti (per il pistone) e fatti a regola d'arte perchè il motore possa funzionare senza attriti. Vedendo le immagini mi sono venute un paio di idee a riguardo, ma devo lasciarle decantare prima di esporle. Un potenziale problema di questo motore riguarda il dislocatore, o displacer che dir si voglia, che deve essere incomprimibile. I normali blocchi di materiale espanso (a celle chiuse) non resistono oltre i 100 gradi. Questo motore dovrebbe perciò essere impiegato ben al di sotto della temperatura di rammollimento di tale materiale. Se si potesse aggiungere qualche specchio inclinato ed un semplice vetro adagiato sul radiatore lato caldo, il motore avrebbe un maggior rendimento e potrebbe essere impiegato per applicazioni ad energia solare, ma la temperatura interna sul lato caldo supererebbe probabilmente i 100 gradi. Ho costruito un forno solare tempo fa, quando c'è il sole, all'interno si arriva a 150 gradi, solo quando è vuoto però, perchè altrimenti il cibo che si cucina un po' lo raffredda. Costruire il dislocatore in lamierino di metallo? In pomice? Boh! Ci sarebbe il leggerissimo aerogel a base di silice, che sarebbe davvero perfetto. Le pressioni sono basse, i movimenti lenti, ma i costi per un dislocatore sarebbero davvero iperbolici. Intanto ci pensiamo vero? Ancora complimenti.

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                  • #39
                    Originariamente inviato da quasar12358 Visualizza il messaggio
                    Per SE-POL
                    Un potenziale problema di questo motore riguarda il dislocatore, o displacer che dir si voglia, che deve essere incomprimibile.
                    In realtà il problema non esiste e ti spiego perchè: il cilindro del pistone è rivestito internamente dal tubo azzurro che vedi nel disegno, mi sono dimenticato di spiegarlo ma quel tubo è in materiale isolante, perchè in un pistone iperquadro le superfici che trasmettono il calore sono soprattutto sulla testa del cilindro e sulla testa del pistone, quindi la parete del cilindro può essere tutta isolata ed allora il displacer può diventare sottile come una lamiera rivestita di materiale termicamente isolante oppure come una lastra di plastica termoindurente che resista a 200° credo che esistano plastiche che possono lavorare fino a quella temperatura magari rinforzate con fibra di vetro. Dei fori nella lastra fanno passare l'aria dal lato caldo al lato freddo creando delle turbolenze che massimizzino lo scambio di calore. Ciao SE-POL.

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                    • #40
                      Originariamente inviato da AlessioF76 Visualizza il messaggio
                      ecco il mio primo motore funzionantie

                      [ATTACH]2165[/ATTACH]

                      E il pistone del prossimo ricavato da un pistoncino freni auto:
                      [ATTACH]2166[/ATTACH]
                      dove hai trovato quel pistoncino e soprattutto di che cos'è?...grazie mille per l'informazione.....

                      Commenta


                      • #41
                        Caro Diego non finirai mai di Stupirmi, sei sempre stato un grande !!! Michele.

                        Commenta


                        • #42
                          principiante motore stirling in kit

                          Ciao a tutti,

                          sono nuovo del forum, ma è da circa 1 mese che vi leggo. da qualche mese mi è venuta la passione dello stirling e per iniziare ho comprato un kit da montare: ho finito il lavoro ma non riesco a farlo girare.

                          Avete qualche consiglio da darmi? per vostra conoscenza vi elenco le cose sulle quali sono dubbioso:
                          • Spingendo i volani a mano, in un senso di rotazione fa anche 3 giri, ma al contrario le bielle si impuntano e si blocca
                          • Il cilindro dislocatore (in paglia di acciaio) l'ho fatto che striscia sul cilindro: mica deve essere più piccolo in modo da far trafilare aria (verso il cil di lavoro).

                          Grazie

                          Commenta


                          • #43
                            Complimenti quasar12358, che tipo di bronzine hai usato per la tenuta del dislocatore? io ho problemi ha realizzare tale tenuta tanto è che ho provato ha realizzare una configurazione alfa ( https://www.energeticambiente.it/mot...-stirling.html) mi dai qualche indicazione?
                            saluti e complimenti.

                            Commenta


                            • #44
                              Bronzine e astina del dislocatore

                              Scusami per il ritardo. Le bronzine del dislocatore sono delle comuni bronzine da motorino elettrico per giocattoli, che hanno un diametro da 5,5 mm e il foro con diametro 2 mm. L'astina del dislocatore è un punzone da stampisti da 100 mm, diametro 2 mm (tagliato a misura con minidisco da taglio, al corindone, dia. 30 mm per modellisti) e portato a lucido con pasta lucidante per inox (marca "Tremillimetri") Le bronzine sono 2, distanziate circa 15 mm (per tenere meglio in linea il dislocatore) e sono incollate con attack nel foro che le alloggia sul fondo della camera del dislocatore (una superiormente e l'altra inferiormente), che è in alluminio tornito (si vede nella foto). Ho fatto prima un foro passante da 3 mm, attraverso il centro della camera (somiglia a una "tazzina" in alluminio con diametro interno 22 mm, il cui fondo ha una spessore di 15 mm). Questa camera viene quindi forata in centro, da ambo i lati, per una profondità di 5 mm (altezza della bronzina), con una punta da 5,5 mm (diametro della bronzina), sempre tenendola montata sul tornio. L'operazione fin qui descritta serve a creare l'alloggiamento per le bronzine sul fondo della camera. Ho sgrassato poi il tutto, bronzine comprese, ho sistemato le bronzine nell'alloggiamento, ho infilato l'astina lucidata dia. 2 mm nelle stesse, ho fatto una prova di scorrimento e quando il tutto era perfettamente allineato (e senza attriti) ho messo una quantità minima di attak tutto intorno alle bronzine (guai se finisce all'interno del foro) già sitemate nella loro sede. E' più difficile spiegarlo che farlo..

                              Saluti

                              Commenta


                              • #45
                                a suo tempo ne ho costruito anche io uno che ho messo sul tubo : video stirling artigianale - YouTube non chiamate al cell perchè non è il mio numero
                                Spartano .

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                                • #46
                                  Originariamente inviato da quasar12358 Visualizza il messaggio
                                  Avendo solo 10 grammi di carbone le calorie a disposizione sono 80, corrispondenti a 92 Watt/H. Il rendimento complessivo del motore/generatore è stato valutato intorno al 1,3%.
                                  non è un po pochino come rendimento....? il tuo stirling pare di ottima fattura complimenti ! ma per un rendimento simile resto del parere che convenga adoperare celle di peltier per conversione termo-elettrica (anche se solo di un 4% superiori) dubito di chi dice di rendimenti del 20-40 % di uno stirling...

                                  Originariamente inviato da andry-ilmitico Visualizza il messaggio
                                  dove hai trovato quel pistoncino e soprattutto di che cos'è?...grazie mille per l'informazione.....
                                  è identico al pistone che ho adoperato nel mio,io ho usato la stessa canna nativa
                                  Ultima modifica di pino81; 13-09-2011, 18:42.

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                                  • #47
                                    Non riuscirei a costruire una cella di Peltier

                                    Il rendimento del mio motore è basso, ma è reale, certo è inferiore a quello di una comune cella di Peltier, che non riuscirei mai a costruire (e che è noiosa mentre funziona, perchè non gira :-), mentre un motore Stirling sì.
                                    Uno Stirling può avere quei rendimenti (20-40 %), non dubitarne, ma deve essere convenientemente costruito e pressurizzato (il mio non lo è), inoltre deve possedere un recuperatore (che il mio non ha). Queste sono solo alcune delle ragioni per cui il mio motore è così scarso in potenza ed ha un basso rendimento. La mia sfida è nata inizialmente dal fatto che mi piacerebbe recuperare dalla fiamma di una candela (sono circa 80-100 watt termici) quanta più energia possibile. Quando ho cominciato, questa potenza riusciva a malapena a far girare il motore, ora invece accende due piccole lampade a incandescenza. Trovo questo mooolto interessante e voglio continuare su questa strada (mannaggia al tempo che manca) per scoprire il limite di tale idea. Chissà... forse alla fine scopro che il mio motore pesa 5 chili e fa schifo, ma forse anche che in una maniera intelligente riesco a renderlo più piccolo, affidabile e "potente" (farei i salti di gioia per un 15 % di rendimento). L'importante è provarci, non ti sembra?




                                    Originariamente inviato da pino81 Visualizza il messaggio
                                    non è un po pochino come rendimento....? il tuo stirling pare di ottima fattura complimenti ! ma per un rendimento simile resto del parere che convenga adoperare celle di peltier per conversione termo-elettrica (anche se solo di un 4% superiori) dubito di chi dice di rendimenti del 20-40 % di uno stirling...

                                    è identico al pistone che ho adoperato nel mio,io ho usato la stessa canna nativa

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                                    • #48
                                      bhè ambire ad un 15 % mi sembra ugualmente pochetto.. si eloggia cosi tanto lo stirling sia perchè quanto più vicino al ciclo ideale di carnot sia per la sua semplicità (tecnica), ma chissà perchè non conosco alcun veicolo o generatore propulso da stirling in commercio, sarà la mancanza di una vera e propria lubrificazione a rendere poco duraturo il motore (in configurazione ? , ? o ? che sia) comunque buona sperimentazione..

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                                      • #49
                                        Se veramente dovessimo fare i conti con le tecnologie esistenti noi di questa sezione del forum potremmo andare tutti a casa.
                                        Vi faccio un rapido conto.
                                        Oggi una cella fotovoltaica di buona qualità (parlo di prodotti in regolare commercio, roba da circa 2,5 €/W di costo per un operatore nel settore) rende il 23%.
                                        Qualcuno penserà che non è tanto e che non è difficle superarla. Invece è tantissimo e riuscirci è una impresa addirittura titanica. Vi spiego perchè.
                                        Esistono due tipi di radiazione solare. La diretta e la diffusa. La seconda, che è quella frazione diffusa dall'atmosfera terrestere, vale circa il 30% della prima.
                                        Ora una cella fotovoltaica converte tutte e due le frazioni. Quindi rende il 23% del totale diretta + diffusa.
                                        Un motore termico, ma qualunque cosa che richieda una concentrazione dell'energia è nella stessa situazione, nel fuoco del suo parabolide può raccogliere solamente la parte diretta. Quella diffusa sarà necessariamente fuori fuoco, perchè per definizione arriva da direzioni imprecisate.
                                        Quindi qualunque apparato a concentrazione parte con il 30% di energia entrante in meno. Un dish Stirling ad esempio, e parlo di dati reali, lavora con una efficienza di conversione totale Heat to electricity del 29%. Ma se lo moltiplico per 0,7 (per fare dei conti tondi approssimiamo) che è la frazione diretta sul totale il rendimento finale sarà circa il 20%. Ecco che il 23% delle fotovoltaiche non solo è di più, ma ottenuto con della roba in cui non si muove nulla. 25 anni di vita utile senza dover fare altro che pulirne la superficie ogni tanto.
                                        Tanto che nella realtà si approfitta di questo loro grande rendimento (in senso relativo ovviamente) per montarle senza sistema di orientamento ed inseguimento. In questo modo si risparmia sul costo di impianto.
                                        E le nuove generazioni, con le celle sensibili dai due lati per esempio, che beccano la diffusa su una superficie doppia, apriranno ancora di più la forbice.
                                        L'unica cosa che lavora a sfavore delle celle è l'effetto scala. Mentre un impianto termodinamico può salire di rendimento man mano che diventa grande e corrispondentemente diminuire il suo costo a Kw di potenza installata, le celle sono sempre quelle. Questo le avvantaggia enermenente per le potenze casalinghe, mentre lascia uno spiraglio per le grandi centrali a concentrazione, tipo SUN TOWER per capirci.
                                        Ma il pareggio economico è ancora lontano. Più lontano per il termodinamico che per le celle.

                                        PS. Questo è anche il motivo per cui non si è mai diffuso il fotovoltaico a concentrazione. Perchè se è vero che riduco il numero di celle, è vero pure che rinuncio all'energia diffusa e devo obbligatoriamente mettere l'inseguitore. Insomma un cane che si morde la coda.

                                        Quindi chi sperimenta con i motori, di qualunque tipo, o li studia non lo fa per salvare il mondo. Per quello non ha praticamente chance.

                                        Lo fa per il proprio piacere.
                                        Il calore è una gran cosa se non ti trovi nel deserto e sai come utilizzarlo.

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                                        • #50
                                          Quoto pienamente Stranamore!

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                                          • #51
                                            Originariamente inviato da Stranamore Visualizza il messaggio
                                            Se veramente dovessimo fare i conti con le tecnologie esistenti noi di questa sezione del forum potremmo andare tutti a casa.
                                            ...
                                            Lo fa per il proprio piacere.
                                            Qualcuno sta chiudendo i battenti:

                                            "In principle, thermal-solar should be cheaper than PV, but rapid progress in PV has outpaced solar-thermal. This may be a case of the second-besttechnology beating the best because of government subsidies and widespreadinterest and participation in the development. See:Solar Shakeout Continues: Stirling Energy Systems Files for Chapter 7 Bankruptcy | Renewable Energy News Article- Jed"

                                            Il peccato originale dell'avventura, o meglio della disavventura, è stato quello di credere che il solare termodinamico fosse conveniente rispetto al fotovoltaico.
                                            E su questo hanno impiantato un motore di Stirling pur con rendimenti dichiarati abbastanza elevati.

                                            Dobbiamo sempre considerare che il calore, per quanto sia una gran cosa come dice Stranamore, è pur sempre la più bassa forma di energia, e tramutare un'energia nobile come quella fotonica in un'altra nobile come quella elettrica passando attraverso la sua trasformazione in calore, anche se di temperatura alquanto elevata (700°C), è concettualmente sbagliato.

                                            I motori esotermici, a mio parere, per essere convenienti e stare sul mercato, devono sfruttare solo calore a basso deltaT, nel range tra 150°(scarto finale di energia di altri processi) e 50° (calore adatto al riscaldamento), a bassissimo prezzo quindi, magari gratuito...
                                            Ultima modifica di rampa; 02-10-2011, 10:08.

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                                            • #52
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                                              salve sto cercando di intraprendere la strada di un motore a combustione esterna
                                              il mio traguardo e produrre 1kw di energia elettrica inserendo il motore nella mia caldaia a mais
                                              qualcuno ha gia realizzato qualcosa ?
                                              pensando alla presurizzazione del motore , ho recuperato un vecchio compressore da cella frigorifera a R12
                                              è gia ermetico , pensavo di rifare albero motore , dovendo sfasare di 90 ° , attualmente è a 180 °
                                              qualcuno sa dirmi come calcolare il cilindro morto ?

                                              grazie
                                              Paolo

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