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Mini stirling alfa - first run

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  • Mini stirling alfa - first run

    Buongiorno,
    finalmente ho il piacere di presentarvi il mio motore stirling alfa, che dopo tanta dedizione sono riuscito a far funzionare. Il motore non è propriamente un modellino "tascabile" in quanto ogni cilindro ha un volume di 55 cm cubi.
    Fondamentalmente, durante la realizzazione del progetto, mi sono concentrato sull'efficienza dello scambio termico, vero tallone di achille degli stirling di una certa cubatura; cercando anche di limitare quanto più possibile i volumi morti degli scambiatori.....altra nota dolente.

    Chiaramente ancora non sono soddisfatto del risultato, in quanto come noterete anche dal video, più o meno non sono riuscito a farlo girare oltre i 120/150 RPM.....
    Sicuramente il manicotto in silicone posticcio messo a collegamento dei due cilindri non è la soluzione ideale, non fosse altro perchè in base alla pressione varia leggermente il proprio volume....lo modificherò con altra soluzione....
    Poi dovrò lavorare anche sull'aerodinamica del percorso interno dell'aria....

    LInk video: Alpha stirling engine 55 cm3 - first run - YouTube

    Adesso aspetto i vostri commenti, suggerimenti, critiche......

    Grazie
    Saluti
    Paolo
    File allegati

  • #2
    Intanto i complimenti per l'opera, riuscire a costruire e far funzionare uno stirling non è da tutti.
    Il motore ha un gradevole aspetto, le proporzioni sulla cubatura ad occhio le hai giocate veramente d'azzardo per come la vedo io.
    Il regime non è normalmente alto su cubature un pò sostanziose, il valore che dici di raggiungere è gia buono, anche se non facilmente lo puoi migliorare.
    Buon lavoro

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    • #3
      Grazie Gibor....
      Cosa intendi esattamente per "proporzioni sulla cubatura"? Perchè sarebbero azzardate?

      Saluti
      Paolo

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      • #4
        Per carità solo una semplice opinione, il rapporto fra camera calda e la potenza più è basso, maggiore è la temperatura che devi raggiungere per farlo andare, e nel video da come "pompa" il bruciatore, sei andato vicino a non riuscire a raggiungerla.
        Sono scelte che si fanno, ognuna ha i suoi pro e contro, io preferisco lavorare più in basso, tutto qui.
        Saluti gibor

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        • #5
          Dato che chiaramente mi interessano le opinioni di tutti....mi potresti spiegare maglio il concetto ancora non ho mica capito cosa intendi dire.....
          Forse avrei dovuto fare il cilindro freddo più grande rispetto a quello caldo secondo te?

          Grazie
          Paolo

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          • #6
            Ciao è stato un piacere conoscerti ma ho iniziato solo qualche mese fà e guarda non mi sento in grado di fare lezione di stirling, la mia esperienza di autodidatta è tutta in questo forum con la prima realizzazione home-made qui http://www.energeticambiente.it/moto...-stirling.html e la seconda appena iniziata qui http://www.energeticambiente.it/moto...surizzato.html leggendo potrai capire fin dove arrivo.
            Ti posso indicare un post dove descrivo a grandi linee la visione che ho di questo motore http://www.energeticambiente.it/moto...#post119256005
            Non sò dove hai preso il dimensionamento del tuo motore, nè se lo hai realizzato completamente tu, ho visto qualcosa di quel che hai fatto nella cronologia del forum, e devo dire che hai un ottima manualita ed una base tecnico-scientifica molto buona.
            Passo passo uno scambio di opinioni serve a tutti, e per quello che mi chiedi ti dico che a prima vista avrei dimensionato la camera calda maggiore, poi le variabili e gli obiettivi in gioco sono personali.
            Da come hai presentato la creatura, dicendo di voler ridurre al massimo gli spazi morti, direi che è nella direzione giusta il dimensionamento fatto.
            Ti auguro un buon lavoro
            Saluti e a presto gibor

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            • #7
              Originariamente inviato da gibor Visualizza il messaggio
              ... a prima vista avrei dimensionato la camera calda maggiore, poi le variabili e gli obiettivi in gioco sono personali.
              Come dice Gibor un motore Stirling Alpha può avere le cilindrate dei due pistoni di diversa cubatura, questo però complica le cose, una cubatura maggiore per il cilindro caldo, rispetto al cilindro freddo, fa sì che il motore nella fase di trasferimento del gas dal cilindro caldo a quello freddo debba comprimere il gas stesso, questo può essere un bene o un male ma certamente non abbassa il delta T necessario al funzionamento.

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              • #8
                Originariamente inviato da paolosport Visualizza il messaggio
                Buongiorno,
                ...
                Sicuramente il manicotto in silicone posticcio messo a collegamento dei due cilindri non è la soluzione ideale,
                ...
                Adesso aspetto i vostri commenti, suggerimenti, critiche......

                Grazie
                Saluti
                Paolo
                Bella macchina, complimenti.
                Notavo però una cosa per me strana, guardando la macchina dall'esterno: il manicotto in silicone è posizionato molto in basso, vicino cioè alla base dei due cilindri, mentre normalmente in un alfa il raccordo tra i due cilindri, con relativo rigeneratore, viene posizionato collegando tra loro i vertici dei due cilindri.
                Evidentemente in questo caso il gas che esce dall'apice dei due cilindri (solo da là può uscire se si tratta veramente di un alfa) fa un percorso a ritroso per imboccare in basso il manicotto di silicone.
                Se questo è vero, viene aumentato notevolmente lo spazio morto, e inoltre il rigeneratore potrebbe essere suddiviso in due tratti che risulteranno adiacenti ai due cilindri, quindi soggetti alla loro influenza termica.
                Ricordo che il rigeneratore dovrebbe essere ben isolato dagli scambiatori caldo e freddo, pena un cortocircuito termico.

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                • #9
                  Grazie a tutti per la vs attenzione e per i commenti critici e costruttivi....
                  La perplessità di Rampa era la prima domanda che mi aspettavo perchè chiaramente nelle foto non si vede come è fatto il motore all'interno dei cilindri....Cerco di spiegarlo, sperando di farvi capire l'architettura....
                  Il vero problema degli stirling di potenza non pressurizzati è rappresentato dallo scambio termico, oltre che chiaramente da tutta una serie di altre variabili....Nel mio motore ho cercato di mantenere molto bassi i volumi morti e di avere un buonissimo scambio termico.
                  Or bene, la testa in rame che vedete all'esterno non è il vero cilindro perchè il realtà incamicia il cilindro vero e proprio in acciaio (immaginate le due parti concentriche). Fra la parte in rame e il cilindro ho lasciato un traferro di circa 1 mm (se non ricordo male)....La stessa cosa ovviamente l'ho fatta anche per il cilindro freddo....e quindi la testa in alluminio che vedete non è il vero e proprio cilindro.
                  Quindi, l'aria che esce dal manicotto risale tutto lo scambiatore in rame e poi solo nella parte di testa può entrare nel cilindro per andare a premere sul pistone.
                  La diversità fra i diametri dello scambiatore in rame e il cilindro sono stati calcolati in modo di avere un volume morto di 5 cm3....Infatti il mio progetto prevedeva due volumi morti da 5 cm3 (lato caldo e lato freddo) e un volume morto di altri 5 cm3 per il rigeneratore (attualmente c'è soltanto il manicotto posticcio)...per un totale di 15 cm3 di volume morto.

                  Un saluto
                  Paolo

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                  • #10
                    Ciao a tutti
                    Voglio farti i miei pù sinceri complimenti per il lavoro svolto, mi sembra già un buon risultato quello che hai ottenuto, anche in considerazione del fatto che sei riuscito a farlo girare anche senza rigeneratore. Non ho esperienza nella progettazione del motore stirling ma credo che un particolare molto importante sia appunto il rigeneratore, io proverei a realizzarlo e solo dopo farei eventuali modifiche nel rapporto tra i due volumi.
                    Un saluto

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                    • #11
                      La costruzione è di ottimo livello. Il principio però del passaggio al lato del cilindro prima di arrivare alla testata però è penalizzante.
                      Soprattutto per una macchina senza rigeneratore. Lo spiego.
                      Il cilindro in uno stirling ideale dovrebbe essere tutto riscaldato/raffreddato perchè dovrebbe espandersi in maniera isoterma, quindi riscaldato/raffreddato contemporaneamente alla sua espansione/compressione. Se lo scambio termico e di lavoro si equivalgono ecco che il gas si mantiene alla stessa temperatura in tutta la fase.
                      Ma come conseguenza si ha un fluido che a fine espansione, ad esempio, ha ancora la temperatura massima del ciclo, ed oltretutto ripassa nello scambiatore caldo prima di andare al cilindro freddo.
                      Questo calore, che sarebbe perso altrimenti, va a caricare il rigeneratore per essere utilizzato al ciclo successivo. Se il rigeneratore non c'è questo calore viene semplicemente buttato via per raffreddamento nel cilindro freddo di compressione.
                      Il viceversa avviene in compressione.
                      Un buon disegno di uno stirling media o alta differenza di temperatura prevede sempre e comunque un rigeneratore.

                      Ovvio l'impatto negativo delle sezioni di canale aggiuntivo sui volumi morti. Il tubone in silicone flessibile anche lui penalizza alquanto.
                      L'impatto negativo c'è anche per le dispersioni di calore. Riscaldando anche le pareti del cilindro scambierò il calori anche con il gas del basamento che non partecipa al ciclo quando il pistone è verso l'alto.

                      Invariabilmente i motori disegnati bene, se devono scambiare attraverso le pareti del cilindro, lo fanno solamente attraverso la testa.
                      Però adottano un rapporto corsa/alesaggio molto superquadro, con alesaggi anche più del doppio della corsa.
                      Questo proprio per aumentare la superficie della testa attraverso cui passa il calore.

                      Ripeto però che se è presente un buon rigeneratore viene rimossa la perdita maggiore di queste citate.
                      Anzi due. Io riempirei di paglietta non solo il tubo (rigido) di collegamento tra i cilindri, ma anche le porzioni di passaggio nei cilindri.
                      Così minimizzi anche i volumi morti.
                      Il calore è una gran cosa se non ti trovi nel deserto e sai come utilizzarlo.

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