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Calcoli dimensionamento riscaldatore stirling

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  • Calcoli dimensionamento riscaldatore stirling

    Salve a tutti,
    è davvero un bel pò di tempo che non passavo di qui, quindi colgo l'occasione per salutarvi tutti.
    Da qualche giorno ho ripreso a studiare un pò di teoria dei motori Stirling, li trovo molto affascinanti e anche se a prima vista possono sembrare molto semplici, nel tempo ho potuto constatare che celano dei calcoli di dimensionamento davvero complessi (se si vuole ottenre una buona performance).

    Apro questo thread nella speranza che qualcuno abbia già avuto la mia stessa intuizione e possa darmi una mano.
    Sostanzialmente sto cercando di farmi una idea sul riscaldatore del pistone, quindi sto cercando formule per dimensionare superfici in base al diametro della serpentina, il materiale e il tipo di gas che vogliamo scaldare al suo interno.
    Scusate se chiedo la pappa pronta, ma mi sto letteralmente ubriacando di formule e non riesco ad incastrarle fra loro, è davvero un compito al di sopra delle mie capacità... quindi se esiste già qualcosa di riferimento per i costruttori mi tornerebbe davvero utile.

    In parole molto povere ho considerato che sfruttando una serpentina in rame, opportunamente dimensionata, siamo in grado di calcolare e quindi fornire una pressione corretta al motore oppure procedere all'inverso, andando a dimensionare uno stirling in grado di sfruttare la capacità riscaldatrice di detta superficie limitando le perdite termiche fornite al motore per farlo girare.
    Non so se mi sono spiegato bene, del resto sto ancora studiando tutte le variabili in gioco, ma da quel poco che ho capito questo aspetto dovrebbe essere fondamentale.


    Grazie in anticipo.
    Roberto
    We are BORG: http://www.hitechfree.info

  • #2
    Qui trovi qualcosa da studiare e approfondire:

    http://scienzalaterale.blogspot.it/s...tore di calore


    Per i calcoli specifici potresti chiedere al titolare del Blog...

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    • #3
      Ti ringrazio per il link al sito, molto interessante... lo sto leggendo con molto gusto.
      Tuttavia mi hai linkato la pagina del rigeneratore, io invece parlavo di uno scambiatore di calore... una convezione forzata per intenderci e purtroppo su quel sito non ne parlano, anzi c'è un articolo che sto leggendo su una speciale caldaia ma non credo vada bene.
      Il mio scopo è dimensionare una serpentina di rame per captare il calore di una sorgente termica e per farlo ci sono dei calcoli che implicano la grandezza della caldaia, il tipo di materiale bruciato, il materiale usato per la serpentina, la sua lunghezza e il suo diametro.
      In base a questo si può calcolare il volume totale dell'aria (fino al rigeneratore di uno stirling alfa) e dimensionare i cilindri del motore in modo da fargli raffreddare il quantitativo giusto di aria.
      In pratica stiamo accordando il motore alla sorgente di calore oppure si può fare viceversa.

      Come ho già detto, sto rispolverando le mie antiche nozioni di termo dinamica sopite da una ventina d'anni e la teoria dello stirling sebbene non mi sia del tutto nuova ne ho perso dimestichezza, ma credo che uno dei tanti fattori principali sul suo funzionamento risieda nel limitare le dispersioni dalla fonte termica... (come ogni dispositivo del resto).
      We are BORG: http://www.hitechfree.info

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      • #4
        Vero... scusa, ho capito male...

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        • #5
          No problem, hai linkato comunque un sito molto interessante... e poi prima o poi dovrò costruire un rigeneratore
          We are BORG: http://www.hitechfree.info

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          • #6
            scambio termico.jpg
            Giusto per essere più chiari vi allego uno schemino (molto brutto), che dovrebbe spiegare meglio cosa intendo fare.
            Nella figura ho diversificato i colori con rosso per il lato caldo e blu per il lato freddo.
            Premesso che le serpentine sono chiuse da una estremità e l'altra finisce direttamente nei rispettivi cilindri, il volume complessivo di ogni cilindro si somma al volume della rispettiva serpentina, più la metà del volume complessivo del rigeneratore.

            Se fino a qui vi torna il mio ragionamento, la domanda specifica è questa: Posto che conosciamo il quantitativo di calore rilasciato da ad esempio 1Kg di biomassa (mettiamo legna da ardere 1KW/h/Kg), quanto deve essere grande il bruciatore e la serpentina per avere uno scambio termico efficiente?

            Personalmente stavo ragionando su grandezze note, ad esempio il coefficiente di scambio del rame, il volume interno del bruciatore e quindi calcolare per convezione quanto calore possiamo recuperare da una lastra di rame su cui andrebbero a sbattere i fumi... ma quanto deve essere grande questa lastra di rame per avere il massimo rendimento sullo scambio termico? Qualcuno conosce la formula per calcolarlo?

            j3n4
            Ultima modifica di j3n4; 23-09-2012, 15:28.
            We are BORG: http://www.hitechfree.info

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            • #7
              Alla fine sono partito dal focolare, in modo da impostare i calcoli su quanto calore posso recuperare.
              Conto di cronometrare il tempo che impiega a bruciare 500gr di legna.
              A conti fatti saprò:
              1) quanto calore è in grado di fornire in base al tempo che impiega a bruciare la legna, (quindi quanta energia stiamo dando al sistema).
              2)Il volume del bruciatore
              3)la temperatura sulla piastra.

              Da qui le normali formule per convezione dovrebbero risolvere il problema...
              Infine dimensionerò il motore e finalmente potrò vedere con i miei occhi quanto è in grado di fornire uno stirling.

              A breve qualche foto del bruciatore.

              Saluti
              j3n4
              We are BORG: http://www.hitechfree.info

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