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Motore ciclo stirling DIY
11595886
11595886 Inviato: 30 Mar 2011 22:03
Oggetto: Motore ciclo stirling DIY
 

Penso che questa sia la sezione giusta, visti i mezzi con cui parte quest'impresa.

Allora, affascinato da uno stupido modellino didattico del ciclo di stirling, mi è venuta una strana idea.
E se provassi a realizzarlo io?
L'idea è utilizzare un collettore solare (parabola satellitare da raccattarsi in discarica) per concentrare i raggi solari sul cilindro caldo del motore di stirling.

Mentre per la parabola penso di poter trovare i materiali, il problema principale risiede nel motore stirling (bicilindrico, configurazione alpha).

Partiamo dai cilindri:
L'idea è usare 2 lattine di alluminio, quelle tipo coca cola vecchie (non si raggiungeranno pressioni esorbitanti).
Per il cilindro a temperatura inferiore poi volevo realizzare un'alettatura per disperdere il calore meglio, oppure di metterlo all'interno di un contenitore di dimensioni maggiori contenente acqua.

I pistoni:
E qui sono problemi, almeno per il pistone che lavora a temperatura alta (ora, informandomi ho scoperto che dei ragazzi inglesi con una parabola da 3 m di diametro ottenevano 400° C di temperatura, io non penso di poter andare oltre i 150 con una da 0,8 m). Ora, se si mantiene l'idea di utilizzare il cilindro "hand-made" (diametro 52mm) l'idea originale era di realizzare con della pasta sintetica (FIMO, cernit,...) ma oltre la temperatura di 130 ° C degrada.
Qui si apre una seconda possibilità: usare un cilindro di un 5 cc da prendere allo scasso, magari completo di carter.
In questo caso il problema è rappresentato dalla maggiore massa del sistema albero-biella-pistone, che non so se possa essere messo in moto tramite un differenziale di temperatura in fondo non così alto.
Il secondo problema in questa scelta è che i 2 cilindri che formano il motore andrebbero collegati con un condotto, che dovrei aprire sulla parete del cilindro.
Ora questo dà parecchi problemi a chi è completamente sprovvisto di attrezzature per lavorare decentemente con la ghisa/alluminio (a seconda di cosa si trova allo scasso).
Il terzo problema di questa scelta sono i carter.
Dovrei aprire un'altra finestra per il 2° cilindro, stessa questione appena spiegata.

Il rigeneratore:
un nome più magnificente per una pagliuzza che assorbe e cede calore non potevano inventarlo.
Insomma il problema principale risiede nel dimensionamento di questo componente, che può fare la differenza tra un buon motore o un pezzo di latta.

Mi sembra troppo presto per porre questioni sull'albero e sui carter, visto che per ora ho già da lavorare sui pistoni e cilindro.

Se c'è qualcuno che intende seguirmi in questo delirio, si faccia vivo!

doppio_lamp.gif
 
11596825
11596825 Inviato: 31 Mar 2011 7:57
 

Ti dico solo che fluidità, attriti minimi e leggerezza estrema sono la chiave del successo. Usare un motore vero andrebbe contro tutti questi principi! icon_asd.gif In fondo i motori stirling sono delicati, io proverei a fare progetti di difficoltà crescente partendo da cose semplici per prenderci confidenza!
 
11598231
11598231 Inviato: 31 Mar 2011 13:54
 

Beh, ma tolti gli stirling che funzionano a basso differenziale di temperatura, che sono una banalità, comunque qualsiasi altro stirling (anche monocilindrico) presenta le stesse difficoltà progettuali. eusa_think.gif

doppio_lamp.gif
 
11598539
11598539 Inviato: 31 Mar 2011 14:55
 

a scuola ho visto un video una volta, sul motore stirling..il funzionamento è abbastanza semplice, e le tue idee (soprattutto quella del cilindro del freddo immerso nell'acqua) non è niente male..seguiro con interesse gli sviluppi 0509_up.gif

ps: questo mi sembra semplice da costruire:

 
11599961
11599961 Inviato: 31 Mar 2011 19:40
 

Sembra una specie di bicilindrico con configurazione gamma.
Si in effetti non è difficile da costruire, ma ho almeno 2 problemi in questo caso:
1 la temperatura: là c'è una fiamma, io voglio riuscire a farlo funzionare con il calore solare, seppur concentrato.
2 il cilindro caldo (la parte nera della provetta) si muove e invece è importante averlo fisso nel mio caso, perchè non di deve spostare dal punto focale della parabola.

Ho fatto un pò di calcoli oggi, e assumendo di usare per tutti e 2 i cilindri una lattina che ho già, ho ottenuto le seguenti misure:

Cilindrata totale: 600 cc (300x2)
Alesaggio: 6,78 cm
Corsa: 8,309 cm
Rapporto corsa/alesaggio: 1,22 (sottoquadro)

Supponendo di andare con un RDC di 12:1:
volume camera PMS: 25cc

Con Tc caldo: 423 K
e Tc freddo: 323K
Ho ottenuto un risultato (teorico, stirling nella realtà è molto distante dalla schematizzazione ideale) di 25,76 J di lavoro.
Il rendimento termico è di 0,2.
Supponendo (qui sono andato molto sul negativo, visto che voglio montare tutte le parti in movimento su rulli e grafitare l'interno del cilindro) un rendimento meccanico di 0,8:

Se il motore raggiungesse i 10Hz (600 giri/min) erogherebbe la potenza di 206 W.

Per i cilindri ho deciso che farò un test dopo che mi sono procurato la parabola, vediamo se resistono quelli fatti di pasta sintetica, sennò ho un'amico all'artistico che poi su disegno me li farebbe di ceramica, e lì sarebbe spettacolare.

doppio_lamp.gif
 
11601508
11601508 Inviato: 1 Apr 2011 1:04
 

Desmors ha scritto:
Sembra una specie di bicilindrico con configurazione gamma.
Si in effetti non è difficile da costruire, ma ho almeno 2 problemi in questo caso:
1 la temperatura: là c'è una fiamma, io voglio riuscire a farlo funzionare con il calore solare, seppur concentrato.
2 il cilindro caldo (la parte nera della provetta) si muove e invece è importante averlo fisso nel mio caso, perchè non di deve spostare dal punto focale della parabola.

Ho fatto un pò di calcoli oggi, e assumendo di usare per tutti e 2 i cilindri una lattina che ho già, ho ottenuto le seguenti misure:

Cilindrata totale: 600 cc (300x2)
Alesaggio: 6,78 cm
Corsa: 8,309 cm
Rapporto corsa/alesaggio: 1,22 (sottoquadro)

Supponendo di andare con un RDC di 12:1:
volume camera PMS: 25cc

Con Tc caldo: 423 K
e Tc freddo: 323K
Ho ottenuto un risultato (teorico, stirling nella realtà è molto distante dalla schematizzazione ideale) di 25,76 J di lavoro.
Il rendimento termico è di 0,2.
Supponendo (qui sono andato molto sul negativo, visto che voglio montare tutte le parti in movimento su rulli e grafitare l'interno del cilindro) un rendimento meccanico di 0,8:

Se il motore raggiungesse i 10Hz (600 giri/min) erogherebbe la potenza di 206 W.

Per i cilindri ho deciso che farò un test dopo che mi sono procurato la parabola, vediamo se resistono quelli fatti di pasta sintetica, sennò ho un'amico all'artistico che poi su disegno me li farebbe di ceramica, e lì sarebbe spettacolare.

doppio_lamp.gif
hai dei rendimenti piuttosto bassi, non riesci a migliorarli? eusa_think.gif
 
11605112
11605112 Inviato: 1 Apr 2011 20:24
 

Vedremo.
Adesso vediamo, oggi ho studiato la lattina/cilindro, domani calcolerò con l'ausilio della bilancia di precisione che abbiamo a scuola il volume della testa (per intenderci il fondo della lattina).
Oggi invece ho cercato in giro una parabola, ma niente, domani chiederemo a un amico che aveva un negozio di riparazioni.

Tralaltro, in caso di costruzione fai da te della parabola, mi è venuto in mente di usare un ombrello, ricoprendolo con carta di alluminio, vorrei però riuscire a eliminare il manico e trovare un altro modo di fissare in posizione aperta l'ombrello, ora ci penserò.

doppio_lamp.gif
 
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