Aiuto per recupero calore da Stirling

[YaBaDoO]

Ragazzi innanzitutto ciao a tutti! Sono nuovo del forum e non so più dove andare a sbatter la testa, perchè dopo tante ricerche sia in rete che sulle poche pubblicazioni cartacee che sono riuscito a reperire, ancora non sono stato capace di fugare ogni mia –perdonatemela - enorme lacuna…

Stavo pensando ad un impiantino di microcogenerazione da biomassa utilizzando come cuore dell'impianto un motore Stirling, ma ho bisogno del vostro aiuto, ragazzi, per chiarirmi dei concetti di base...
Ho notato quanti di voi siano altamente preparati in materia "energetica" ed abbiano moooolta esperienza con gli Stirling, perciò ho deciso d'iscrivermi qua straconvinto del fatto che solo in posti come questi, dove nascono dei sani spiriti competitivi ricchi poi anche di buone critiche costruttive, possono prendere forma le migliori idee.

Detto questo, e sperando che non vi abbia già annoiato a sufficienza da "cambiar canale", vengo al punto.

L'impianto a cui avevo pensato è -così mi sembra d'aver capito- forse il più semplice e meno oneroso da realizzare (naturalmente a scapito dei rendimenti in gioco, lo so … ) e sarebbe costituito, stringando al max, da un gassificatore di biomassa downdraft che alimenta con syngas un motore Stirling bicilindrico a V di tipo Alpha. Il motore lo vedrei poi collegato ad un generatore asincrono. Come fluido di lavoro del motore opterei per l'aria.

Ora, le mie -probabilmente per voi banali o sciocchine- domande da porvi per chiarirmi i concetti una volta per tutte sarebbero principalmente queste 2:

1) volendo produrre dell'acqua calda sanitaria da questo impianto… ma come caspita lo faccio il recupero il calore?? Correggetemi se sbaglio: recupero di calore da circuito freddo dello Stirling tramite scambiatore (così abbasso anche la temperatura minima del ciclo e quindi aumento il gap termico) + recupero di calore dai fumi del processo Stirling. Questo è quello che mi è sembra d'aver appreso... ma non ne sono sicuro… ma poi all'atto pratico?? Scambiatore a superficie? o meglio a fascio tubiero? O altro tipo ancora? e come posso farne un dimensionamento anche di massima, giusto per avere un’idea degli ordini di grandezza di partenza “sulla carta”? E poi, di quali fumi caldi stiamo parlando se il ciclo Stirling è di tipo "chiuso"??? da dove uscirebbero questi “fumi”?? L’acqua da riscaldare potrei farcela passare attraverso questo scambiatore tramite 2 pompe esterne, o sbaglio? Una che m’invia l’acqua, diciamo “fredda”, e l’altra che me la tira fuori riscaldata e me la invia ad esempio alla doccia… castroneria? Non potrei, poi, estrapolare un po’ di calore, sempre allo scopo di acqua calda sanitaria, dal gassificatore? O no…? Insomma, avrete senz’altro capito che qualche schemettino chiarificatore potrebbe davvero tornarmi utile…

2) Il syngas così prodotto necessiterebbe di una ripulita?? Filtri, scrubber o quale altra tecnica, nel caso non potessi proprio farne a meno?

Vabbè per ora basta dai, sono stato sicuramente troppo lungo e noioso... spero che qualcuno m'illumini, di sicuro qualcuno in grado di farlo c'è eccome!!

Grazie a tutti, un saluto!

[YaBaDoO]

Dai ragazzi, andiamoooo!!! possibile che nessuno voglia darmi una mano?? Anche una sola risposta potrebbe essere un tesoro x me!!

[YaBaDoO]

Riformulazione domanda...

Ok ragazzi, provo a riformularvi la domanda, nella rinnovata speranza che qualcuno possa buttar lì qualche idea:


Che metodi/tecniche conoscete -o comunque adottereste voi- per attuare un recupero di calore su motore Stirling tipo Alfa allo scopo di riscaldare dell'acqua x sanitari?


Grazie a tutti, ciao

[rampa]

Il fluido che recupera il calore, dapprima deve passare sul cilindro freddo dell'alfa e poi può recuperare calore dai fumi che escono dall'impianto dopo che hanno riscaldato il cilindro caldo.

Infatti i fumi della combustione che escono dopo aver riscaldato il cilindro caldo, per forza di cose sono alla Tmax del funzionamento dello Stirling (500-600°C). Sono ancora molto caldi, e questo è un grosso limite dello Stirling in un procedimento a combustione esterna.

Comunque sono in parte recuperabili fuori del ciclo termodinamico inteso in senso stretto.

Possono servire:
1 - a riscaldare l'aria che entra nel bruciatore
2 - a riscaldare acqua.

Un consiglio: sii meno impaziente...

Ciao.

[YaBaDoO]

rampa 6 un grande, ti ringrazio davvero per la spiegazione molto chiara!!

Hai ragione, mi scuso con tutti se ho dato da pensare che fosse scontata una risposta fulminea... pardòn!

[rampa]

Quesiti Teorici e Quesiti Pratici

La domanda che hai posto ha solo valenza teorica e non pratica, significa che a te serviva per aumentare la tua conoscenza, ma non aveva nessuna necessità o urgenza pratica.
Infatti se hai già l'alfa a disposizione, o l'hai costruito tu e allora non hai necessità di queste spiegazioni, o l'hai acquistato e in tal caso sarà l'installatore che farà i collegamenti corretti.
Questo è quanto sia avverte leggendo il tuo post.
Niente di male comunque a porre un quesito teorico senza però farlo passare per quesito pratico...

Ciao !

[YaBaDoO]

No no, infatti è vero, non c'è niente di pratico, era una pura curiosità personale... ci sarebbe mancato altro che avessi già avuto lo Stirling per fare l'impianto ancor prima di sapere, a livello teorico, come farci il recupero di calore! No, le mie intenzioni pensavo si fossero potute capire già avendo iniziato il discorso con "Stavo pensando ad un impianto..."; insomma è giusto un'idea che aveva (ed ha), almeno ancora per adesso, bisogno di supporti del tutto teorici. E' vero, magari il "come" ho posto le mie domande e l'apparente mia necessità di avere un aiuto "il prima possibile" potevano far pensare altra cosa... (ri)pardon!!

Ad ogni modo rampa ti ringrazio di nuovo, fosse anche solo perchè sei stato l'unico a rispondere, ma mi hai dato davvero una mano a capire. Il discorso lo considero comunque lo stesso ancora aperto, se tu avessi tempo e voglia di delucidarmi riguardo gli altri quesiti posti sarei tutt'orecchie!

Un saluto, ciao!

[rampa]

Molto più interessante è discutere sull'opportunità in queste situazioni di usare un motore di Stirling.

Prima considerazione:

I motori esotermici a gas (Stirling, Brayton, Ericsson) esigono una Tmax elevata per avere qualche possibilità di funzionamento e rendimenti decenti.
Esigono pertanto fumi molto caldi per poter avere un deltaT sufficiente ad estrarre calore di qualità.
Quindi i fumi che si allontanano dalle parti calde di questi motori, sono ancora a T molto elevata e questo sarebbe uno spreco notevole se non si provvedesse a recuperarne una parte, con un procedimento però che è estraneo alla produzione meccanica vera e propria.
Un ripiego, quindi...
Invece la TMax di una macchina termica a cambiamento di fase (vapore d'acqua e ORC) è molto più bassa, circa 150°-200° e questo consente una migliore estrazione del calore, almeno in un procedimento a combustione esterna, dato che il DeltaT tra parti calde del motore e i fumi è molto più elevato che nel caso precedente.
Se poi consideriamo la possibilità del surriscaldamento del vapore tramite procedimento contro-termico (i gas della combustione prima riscaldano il vapore e poi il liquido sottostante), dobbiamo veramente affermare che con il cambiamento di fase estraiamo tutto il calore possibile e alla migliore temperatura.

Seconda considerazione:

Mi pare di capire che usi Syngas. Il syngas è un combustibile nobile, che oltretutto è costato calore per produrlo.
E' idoneo per un motore a combustione interna: nessun motore esotermico a gas, nemmeno lo Stirling renderà mai come un motore a scoppio, che oltretutto costa meno e a parte un po' di rumorosità produce tanta di quella corrente da far paura ed è già predisposto per il riscaldamento.

[Stranamore]

Ciao e ben trovati.
Unica considerazione che posso aggiungere a quanto detto da rampa è che la prima cosa che io farei è mettere uno scambiatore in controcorrente tra i fumi e l'aria al combustore. Da solo vale il 30% del rendimento finale dello Stirling.
PEr quello che resta, e resta a quel punto a bassa temperatura, vale quanto detto da rampa. Circuito acqua che passa prima dal cilindro freddo e poi dai fumi esausti.
I valori in campo sono semplici. Se il tuo Stirling rende diciamo il 20% ti ritrovi un 80% del calore entrato nella sua testata da evacuare al cilindro freddo. MA il calore entrato nella testata, se il suo rigeneratore funzionicchia potrebbe essere il 60% di quanto bruciato alla fonte. Se infatti considero una Tmax di 700°, i fumi usciranno ancora a 750°.
Da qui l'opportunità di preriscaldare l'aria a T ambiente che mando al bruciatore. Dopo questo scambiatore, se ben dimensionato, i fumi usciranno a 50-80°.
Più o meno la temperatura al cilindro freddo. Buona per il riscaldamento o l'acqua sanitaria.
In realtà i fumi a questa temperatura è addirittura opinabile andarli a sfruttare per via del fatto che raffreddandoli ulteriormente, a meno che si vada fino alla condensazione del vapore acqueo, si ricava poco. Mentre in compenso non "tirano" più nel camino. e quindi non si disperdono velocemente.