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problema con Stirling

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  • problema con Stirling

    Salve a tutti, è la prima volta che partecipo e spero di aver capito come funziona comunque:
    ho costruito un piccolo motore bicilindrico a 90°, con i pezzi di un Supertigre G 75, ho collegato i cilindri con un tubo in acciaio inox riempito di trucioli inox; ho riscaldato uno dei cilindri ma il motore non ne vuol sapere; Qualcuno mi può aiutare ?
    Grazie

  • #2
    Buongiorno Riccardo e benbenuto,
    da quel che mi risulta il g75 è un motorino da modellismo, un due tempi (correggimi se sbaglio) monocilindrico; da dove hai ricavato l' altro cilindro?
    Probabilmente se ci fornisci delle informazioni più dettagliate riguardanti il tuo motore potremo esserti maggiormente d' aiuto.

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    • #3
      Buongiorno MettiuS e grazie per l'attenzione, in effetti sto cercando di pubblicare i disegni esecutivi; comunque ho usato i pistoni le bielle e l'albero motore, poi ho realizzato i cilindri con alluminio T6068 e così anche il banco e le testate; la tenuta è assicurata dalle fasce dei pistoni; con un giunto di dilatazione in acciaio inox ho realizzato il collegamento tra i cilindri, riempiendolo di trucioli inox. Riscaldando il cilindro caldo non mi da segni di vita. Sto cercando di trovare qualche calcolo per verificare i volumi o almeno per capire se la configurazione a V 90° può funzionare.Spero di poter pubblicare stamane i disegni e qualche foto.

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      • #4
        Da quel che ho capito il motore è completamente in allumio, sia il "cilindro caldo" che quello "freddo", i cilindri li hai entrambi realizzati tu o appartengono sempre al supertigre? che dovrebbe avere una cilindrata di 12,5 cmcubici..
        comunque, cosa utilizzi per scaldarlo? bella idea quella di utilizzare i trucioli di inox come rigeneratore, ma mi sorgono alcune perplessità, io avrei utilizzato trucioli di alluminio o ancor meglio rame, ma questi sono solo dettagli.. sei sicuro che i trucioli non se ne scappino dove vogliano?
        aspettando i disegni, buona giornata.
        Matteo

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        • #5
          Si in effetti è tutto in Al, la cilindrata è appunto 12.5 cmc; i trucioli restano fermi in quanto ho usato dei pezzi molto lunghi che attraversano tutto il rigeneratore.Ho provato anche ad aumentare la pressione interna con aria compressa ma poi ho problemi di trafilaggi.ho scattato qualche foto che sto cercando di allegare. Grazie Matteo, ci sentiamo tra poco.

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          • #6
            il prototipo ( non ancora funzionante )
            File allegati

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            • #7
              Allora... non mi hai detto cosa usi per scaldarlo. non vorrei che essendo un modellino molto piccolo e tutto in alluminio con una fiamma troppo potente non raggiunga un sufficiente deltaT proprio perchè l' alluminio essendo un ottimo conduttore termico uniformi la temperatura fra tutte le parti del motore.
              Mi sembra di capire che la tua sia una configurazione gamma, come siamo con le tenute? il motore stenta a girare se lo muovi con la mano? negli stirling queste cose sono molto importanti proprio per la scarsissima potenza che producono questi modellini... assicurati di aver lubrificato tutti i cinematismi.
              Comunque non vedo nessuna massa volanica... e così con un veloce colpo d' occhio mi sembra abbia un volume morto troppo elevato...
              Matteo

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              • #8
                configurazione ALFA scusami, ho sbagliato.

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                • #9
                  Ho provato a riscaldare il gomito ( inox ) con un cannello al minimo ; con gli attriti dovrei stare a posto , se provo a far ruotare il volano con la mano compie 2-3 giri. durante il riscaldamento il cilindro di lavoro rimane freddo.Per il volume morto non so da dove cominciare ( quello in foto è solo un collegamento che ho usato per misurare la pressione) quello con i trucioli risulta ancora più grande.Tenuto conto che la cilindrata di lavoro è di 12.5 cmc , quanto deve essere al massimo il volume morto? Mi puoi aiutare a calcolarlo? Se ti fa piacere posso allegare i disegni da Inventor ( rivedo le quotature ) . Grazie

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                  • #10
                    Io sono dell' idea che i calcoli in questi casi servano a poco, io al tuo posto rivedrei il tubo di collegamento. toglierei i trucioli, e ne diminuirei la sezione. e cercherei di addolcire un pò le curve... cerca di alleggerire il più possibile i pistoni..

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                    • #11
                      ..appena possibile costruirò un nuovo cilindro caldo in acciaio con camicia in Al rettificato, sostituirò i raccordi con qualcosa di piu piccolo...poi ti tengo aggiornato ( sto dando per scontato che ti interessi... spero proprio di si...) se hai riferimenti, link o documenti che mi possono aiutare ti prego di condividerli, io comprai " guida pratica al motore stirling " ma da notizie poco esaustive e solo regole empiriche circa i gamma e niente per gli alfa. da qualche parte ho letto però che la configurazione alfa è la più difficile da realizzare a dispetto della sua semplice forma...ti risulta? saluti e grazie.Ci sentiamo presto

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                      • #12
                        Mi risulta che la configurazione gamma è quella che meglio si presta al modellismo, poi tutto diventa difficile quando non si sa. Bisogna procedere per tentativi, cercare in fase di progetto di rendere il più possibile regolabile il motore, la corsa e il volume morto.. poi non è sempre possibile. mano a mano che ci si lavora si capiscono tante cose e le successive realizzazioni saranno sempre più facili. Certo tienimi aggiornato, spero di esserti stato d' aiuto. Anchio ho acquistato quel libro, ma la documentazione sui motori Stirling in generale è poca. Fatta eccezione per internet, e magari se conosci l' inglese hai ancora più porte aperte.
                        Matteo
                        Matteo

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                        • #13
                          Sicuramente discutere con qualcuno che ne sa... aiuta.Tu hai provato a costruire un motore?

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                          • #14
                            ...ho appena misurato ( con siringa ed acqua...) il volume dello scambiatore: 30cc, rispetto ad una cilindrata di lavoro di 12.5 cc è troppo ??? chi mi aiuta ?

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                            • #15
                              Credo che il problema stia nell'enorme volume morto dello scambiatore, 12.5/(12.5+30)=0.29 significa che tu scaldi e raffreddi solo il 30% circa dell'aria nel motore, credo sia troppo poco.
                              Così ad occhio dalla foto che hai postato direi che i raccordi sono da 1/8" ed il tubo in rame da 6mm, prova ad utilizzare raccordi e tubo da 4mm esterno, due interno, così riduci il volume morto.
                              Il rigeneratore come l'hai costruito tu non funziona, i trucioli non debbono "trasportare" l'energia termica lungo il condotto, ma devono immagazzinarla, la cosa migliore è avere tanti dischetti sottili isolati termicamente l'un l'altro, questo perché man mano che il gas avanza si raffredda quindi ogni sezione lungo il rigeneratore ha una diversa temperatura.
                              Non devi scaldare il condotto che unisce i due cilindri ma uno dei due e raffreddare l'altro, poi avvia il motore nella giusta direzione
                              Se dici che aumentando la pressione hai problemi di trafilaggio significa che i segmenti non tengono, scaldando la pressione aumenta, ma se trafila non va bene. Puoi provare a far girare il motore per un po' trascinandolo ad esempio con un trapano, se la temperatura dei due cilindri varia (uno si scalda e l'altro raffredda) significa che il motore potrebbe funzionare, se ciò non accade hai trafilaggi che ti impediscono di far funzionare il sistema.

                              Leggi il topic https://www.energeticambiente.it/mot...#post119106538 si è discusso di volume morto e si son dati dei valori.

                              Notte
                              Dino

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                              • #16
                                Grazie Dino per il tuo prezioso aiuto, oggi mi leggerò quanto nel tuo topic e proverò a modificare lo scambiatore secondo le tue indicazioni. Grazie a presto.

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                                • #17
                                  Ciao a tutti. E' mia modesta opinione che il motore non girerà neanche adeguando lo scambiatore. La modifica suggerita da DInoDf è corretta e va nella giusta direzione, ma è anche completamente sbagliato il rapporto corsa alesaggio. Troppo superquadro. Su un gamma sarebbe vantaggioso, ma non su un alfa. L'alfa realizza lo scambio termico in sede di spostamento del fluido facendo passare il gas da un cilindro all'altro. E' facile verificare che la maggior parte del fluido non percorre la completa traiettoria, ma rimane più o meno sempre nello stesso posto. Questo problema si somma purtroppo con il problema del volume morto segnalato da DinoDf. Sono due fenomeni che si esaltano a vicenda. Magari con un volume morto ridottissimo potrebbe girare anche così. Ma bisognerebbe utilizzare una matrice porosa ad alta densità del rigeneratore invece dei trucioli che lasciano tanto volume libero tra di loro.
                                  Una possibile soluzione potrebbe essere seguire il consiglio di DinoDf, cioò di ridurre il più possibile il diametro interno del tubo (deve essere in inox tassativamente) di collegamento tra i due cilindri, adottando però un tubo ad alto spessore di parete. La massa "termica" del tubo spesso, unita alla sua resistenza al flusso di calore assiale (gli acciai contrariamente al senso comune conducono veramente poco) realizzerà un discreto effetto rigeneratore senza introdurre volumi morti eccessivi. Il tubo sarà poi da isolare termicamente per quasi tutta la sua lunghezza, esludendo solamente il pezzo finale da riscaldare con la fiamma. Meglio sarebbe isolarlo tutto e scaldare la testata del motore di alluminio, avendo cura di regolare la fiamma non troppo forte e di non farla toccare direttamente l'alluminio per non fonderlo. In questo modo capitalizzeresti in parte il rapporto superquadro scelto.
                                  Un ulteriore dettaglio per raffinati sarebbe di tornire l'esterno del tubo di collegamento a settori circolari, scavando in pratica delle interruzioni nella continuità assiale. In questo modo la superficie utile per condurre assialmente il calore dimuirebbe sostanzialmente, lasciando in pratica i segmenti del tubo a temperature quasi costanti nel tempo e crescenti dal cilindro di compressione a quello di espansione.
                                  Una Sniffet Valve, cioè una valvola da camera d'aria, che lasci entrare aria atmoserica nel cilindro freddo quando il motore va in depressione, completerà l'opera. Compenserà le perdite della segmentatura giro dopo giro mantenedo il motore a pressione circa atmosferica senza madarlo in depressione.
                                  Con l'augurio che il tutto giri. A presto
                                  Il calore è una gran cosa se non ti trovi nel deserto e sai come utilizzarlo.

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                                  • #18
                                    Sul dettaglio delle foto.
                                    Bello il motore. Meno il collegamento.
                                    Elimina tutti i raccordi e le T che fanno solo volume morto. Utilizza un unico tubo, con le caratteristiche che ti ho detto, da una testa all'altra curvandolo opportunamente. Al massimo un diametro interno 3 mm, ma con un alto spessore di parete come detto sopra. Il rame, che mi sembra dal colore tu abbia usato, non è assolutamente indicato perchè troppo conduttore. Ci vuole un tubo di acciaio, meglio ancora se segmentato al tornio.
                                    Ad esempio un tubo per alte pressioni, tipo quello che va dai common rail agli iniettori. Come riferimento potremmo prendere un diametro interno 3mm con uno spessore di parete di almeno 3 mm in cui scavare dei solchi profondi 2 mm radialmente per segmentarlo. Un solco a centimetro dovrebbe bastare. Questo lascerebbe uno spessore di parete nei tratti scavati di 1 mm, più che sufficiente per un motore che lavora a pressione atmosferica.
                                    Il calore è una gran cosa se non ti trovi nel deserto e sai come utilizzarlo.

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                                    • #19
                                      Un'altra cosa. Quanto vale il gap tra pistoni al pms e testa? Questo volume, non spazzato dal pistone, è da considerarsi sommato al volume morto del tubo di collegamento. E dato il diametro in rapporto alla corsa, anche un gap piccolo può riservare brutte sorprese.
                                      Il calore è una gran cosa se non ti trovi nel deserto e sai come utilizzarlo.

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                                      • #20
                                        Grazie Stranamore, le tue osservazioni sono da ESPERTO! in effetti è un superquadro e, data la geometria assegnata, non posso modificarne la corsa, devo tentare di " aggiustare " il collegamento scambiatore seguendo i tuoi consigli. Il gap attuale tra pistone e testa è nell'ordine di 0.5 mm.Vorrei fare il possibile per farlo funzionare prima di passare al piano "B" e cioè costruire un dislocatore per tentare di trasformare parte di quanto realizzato in un gamma.Speravo di riuscire a far girare il modello alfa prima di passare a realizzare un motore più grande partendo da pistoni D53 mm. Grazie per il complimento sul motore, che ho progettato in funzione delle mie apparecchiature, spero vivamente di poter un giorno riuscire a metterne in moto qualcuno intanto già sto , come dicevo, verificando ( ovviamente con un budget prossimo allo zero ) quali materiali usare . Volevo chiederti se tu hai costruito un motore e se mi puoi aiutare con la progettazione.
                                        A preso e grazie.

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                                        • #21
                                          SEcondo me se fai le modifiche suggerite da e e DinoDf nei post precedenti dovresti farlo girare senza problemi.
                                          Un ulteriore aiuto potrebbe venire dall'incamiciare le alettature del pistone freddo e riempire la camicia di acqua. Con la sua ebollizione non permetterà alla temperatura di salire oltre i 100 °C.
                                          Oppure mettere una ventola che forzi l'aria di raffreddamento. La ventola potrebbe tenere la temperatura sotto i 100, fin verso i 60° C, ma al costo di una ingente spesa di potenza per farla girare. Potenza che per non "barare" dovrebbe essere prelevata dallo stirling stesso, diversamente sarebbe inutile parlare di rendimento.
                                          L'acqua costa niente e i 100 °C non penalizzano troppo il rendimento. Infatti con una temperatura massima di 450-500 °C (di + se scaldi l'alluminio non ti consiglio di andare pena esplosioni della testa) i 40 ° in più sul lato freddo sono tollerabili. Certo se non ci fossero sarebbe meglio, ma non si può avere tutto.
                                          Per l'ultima domanda la risposta è no. Purtroppo vivo in appartamento e non posso permettermi di far dormire i bambini sul balcone per allestire una officina nella loro camera. Ma in compenso ne ho modellato diversi al cad.
                                          Quasi sempre orientati ad un utilizzo solare. Perchè sono convinto che è solo lì che questo tipo di motore sia veramente insostituibile. Laddove ci sia un combustibile da bruciare il solo fatto di bruciarlo internamente al fluido e non esternamente ti raddoppia il rendimento. Quindi ha poco senso uno stirling, ma anche un brayton se a combustione esterna.
                                          Rimangono i cascami di calore refluo, ma ovviamente sono roba industriale non certo alla nostra portata.
                                          Il calore è una gran cosa se non ti trovi nel deserto e sai come utilizzarlo.

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                                          • #22
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                                            Infatti, supponendo di mantenere la stessa Tmax regolando al fiamma, a 3 bar il motore erogherebbe all'incirca il triplo di potenza, con un aumento degli attriti pari a neanche il 10% del totale. Infatti il contributo inerziale (giri/min) è preponderante, mentre il contributo della pressione basso, perlomeno in questi range di incremento.
                                            Il rigeneratore poi aumenterebbe di rendimento, per i migliorati scambi termici sulle pareti del tubo (più calore scambiato per ciclo) dovuto all'aumento della densità del fluido.
                                            Il calore è una gran cosa se non ti trovi nel deserto e sai come utilizzarlo.

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                                            • #23
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                                              Ciò non toglie che devi fare delle prove preventive.
                                              La metodologia è più o meno questa.
                                              Valutare la coppia richiesta per far girare il motore a vuoto, senza nessun collegamento tra i due cilindri. Poi collegarli con un tubicino di gomma del diametro voluto e valutare di nuovo la coppia di trascinamento. Il diametro giusto sarà il più piccolo che non incrementa tanto la coppia di trascinamento.
                                              Su come valutare la coppia poi c'è tutto un discorso. Diciamo che l'ideale sarebbe un freno prony. Se ne trovano nei negozi di modellismo per provare i minimotori.
                                              Alla bisogna anche contare i giri di volano prima di fermarsi da una certa (e misurata) velocità di rotazione (impressa magari con un trapano elettrico) può dare una indicazione buona.
                                              Il calore è una gran cosa se non ti trovi nel deserto e sai come utilizzarlo.

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                                              • #24
                                                Grazie a DinoDF e Stranamore, ora devo "metabolizzare " i vostri consigli , certo la strada è in salita ma il fatto di poter contare su esperti ed appassionati come voi mi conforta e penso che a "quatto o a sei" mani ne può venire qualcosa di buono; Grazie e a presto.

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                                                • #25
                                                  Buonasera a tutti, purtroppo nonostante le modifiche effettuate, il mio motore non gira!
                                                  Ho modificato il collegamento riducendolo a circa 1 cc usando un tubo in acciaio De 3 mm e lunghezza 70 mm; ho modificato al testa calda per accorciare al massimo il tubo.
                                                  Allego una foto.

                                                  Commenta


                                                  • #26
                                                    Ultima modifica effettuata
                                                    File allegati

                                                    Commenta


                                                    • #27
                                                      Complimenti, Riccardo ! E' un bel lavoro.
                                                      E perfetti sono anche tutti i consigli che ti hanno dato.

                                                      Io mi limito semplicemente a farti fare una prova. Attacca una manovella provvisoria e fai girare il tutto a mano, a freddo e per il verso giusto.
                                                      Essendo un alfa, il pistone caldo deve precedere il movimento di quello freddo.

                                                      Questo ti permette di valutare grossolanamente gli attriti; inoltre, se il movimento è a scatto, hai due indicazioni utili:
                                                      1 - significa che le tenute sono buone (bene)
                                                      2 - più duro è da superare lo scatto, più alta deve essere la temperatura e più pesante deve essere il volano.
                                                      In alternativa bisogna aumentare il volume morto nella parte calda e solo nella parte calda, per evitare il formarsi di inutili compressioni dal gas.

                                                      Segui assolutamente il consiglio di Stranamore circa la valvola; attaccala all'imbocco del cilindro freddo, (per te dovrebbe essere molto facile, vista la tua buona manualità), attaccaci il compressore e lascialo aperto anche durante il funzionamento a caldo.

                                                      Sappimi dire circa le sensazioni che hai girando manualmente la monovella a freddo....

                                                      Ciao...

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                                                      • #28
                                                        Ma le hai fatte tutte le modifiche?
                                                        Non vedo dalla foto la camicia d'acqua ad esemio.

                                                        Gli alfa come il tuo girano. Guarda ad esempio questi video.

                                                        YouTube - 100 Watt STIRLING ENGINE ALPHA STIRLING idea High Torque DIY OFF THE SHELF STEAM ENGINE MOTOR

                                                        YouTube - ALPHA STIRLING CYCLE ENGINE DIY OFF THE SHELF STEAM ENGINE SOLAR MOTOR

                                                        YouTube - ALPHA STIRLING CYCLE ENGINE DIY OFF THE SHELF STEAM ENGINE SOLAR MOTOR

                                                        YouTube - Alpha stirling engine generator
                                                        Il calore è una gran cosa se non ti trovi nel deserto e sai come utilizzarlo.

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                                                        • #29
                                                          Grazie rampa e confermo sulla bontà dei consigli ricevuti.Le modifiche che vedi le ho fatte in un giorno e non sono riuscito a fare oltre...ma ci sto provando.Per Stranamore non sono ancora riuscito a fare la camicia di raffreddamento; avevo pensato,come suggerisce rampa, di realizzare un bulbo in testa al cilindro caldo per poter surriscaldare meglio quel lato ma costerebbe in termini di aumento di volume morto, che ne pensate? Grazie a tutti.
                                                          p.s. rampa ha costruito un suo motore?

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