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Modellino di motore Stirling con pezzi di recupero

 

Non sapevo se aggiungere tra le realizzazioni questo modellino che ho fatto qualche anno fa, vista la realizzazione estremamente rudimentale…

Si tratta di un motore Stirling, che segue il ciclo omonimo.

Teoria

Il ciclo ideale è composto da due isocore e due isoterme. Ponendo un rigeneratore prima della fase di espansione e prima della fase di contrazione (cioè lungo le isocore) si ottiene, ma guarda un po’, il rendimento ideale di Carnot, cioè il massimo rendimento ottenibile da una macchina termica.

Questo discorso vale a livello ipotetico, ideale, nella realtà ogni macchina termica è afflitta da diverse fonti di irreversibilità, e, dunque, dissipazioni di energia.

Comunque, tralasciando i tecnicismi, andiamo a capire meglio come funziona lo Stirling:

La configurazione “alfa” è composta semplicemente da due pistoni sfasati di 90°, i cui cilindri (posti a temperature differenti) sono collegati tra loro tramite un rigeneratore (inerzia termica).  Durante il movimento l’aria viene spostata dal cilindro caldo a quello feddo (passando per il rigeneratore) e, dunque, espande e contrae, consentendo agli stessi pistoni di raccogliere l’energia risultante dal processo.

Nella configurazione “beta” e “gamma” (che è quella del modellino) c’è un solo pistone, collegato ad un albero a quale è collegato anche un “dislocatore”, un corpo, cioè, che muovendosi all’interno di una camera stagna alle cui estremità sono poste la sorgente calda e la sorgente fredda, sposta l’aria interna proprio dalla zona calda a quella fredda e viceversa, consentendo così al fluido interno di assorbire energia e cederla, e, quindi, di espandere e contrarsi (espansione e contrazione raccolte dal pistone, sfasato di 90° in ritardo).

Insomma, il concetto per questo motore è sempre quello: spostare una massa d’aria da una zona calda ad una fredda, raccogliendo l’energia dovuta dalla espansione e dalla contrazione del gas.

Che poi non è molto dissimile al concetto che sta dietro una qualsiasi macchina termica, con la differenza (rispetto ai più noti motori a combustione interna o alle turbine areonautiche) che questo motore opera un ciclo chiuso, sfruttando anche la depressione causata dal raffreddamento del gas.

Ed è proprio quello che succede in questo modellino (come in tantissimi altri che si trovano in rete).

Realizzazione

Non c’è molto da dire riguardo alla realizzazione… almeno per questo modellino. E’ sufficiente guardare il video per capire come realizzarlo

Per quanto riguarda motori più grossi non me ne sono mai occupato, ma presto o tardi, quando avrò il tempo di costruirne uno serio, scriverò una pagina dettagliata! :)

 

Questi motori, seppur antichissimi (molto piu antichi dei motori a combustione interna) non hanno avuto molta fortuna a causa di un grosso limite: il rapporto potenza/peso molto basso. Cioè, a parità di potenza erogata, pesano il triplo, forse anche di più, di un normale motore a combustione interna.

D’altro canto gli alti rendimenti, la grande regolarità e anche la semplicità costruttiva sono alcuni punti di forza che, negli anni 70, avevano portato anche alla realizzazione di un prototipo Ford, la “Gran Torino Stirling Special”, mai entrata in produzione a causa di problemi finanziari legati ad una crisi petrolifera di quegli anni.

Ad ogni modo è carino il fatto di poter realizzare una macchina termica funzionante con tre tappi di barattolo, un pezzo di polistirolo, una graffetta e una bottiglietta..E che funziona con una tazzina da caffè!!

Provateci un po’ con questi pezzi a fare il modellino di un motore a scoppio!!  :)

 


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