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Ciao Yuz.
RispondiEliminaSi presenta semplice ed economico, questo Colibrì, sopratutto nella spiegazione... eheheh!
C'è qualche motivo nella scelta del nome "Colibrì"?
Ciao Rampa
Eliminail nome Colibrì non è casuale, deriva da una delle sue caratteristiche peculiari: l'alta frequenza di funzionamento.
Dal punto di vista tecnico, questo motore appartiene alla categoria UNIFLOW.
La vera novità nel Colibrì è l'adozione della valvola di immissione a cassetto solidale con il pistone; questa modifica da un lato rende accessibili frequenze di pulsazione elevate, dall'altro migliora l'affidabilità e la durata nel tempo.
Per la mancanza di spiegazioni nel post mi giustifico riportando una frase che ho letto anni fa su una locandina all'università: "Un'immagine vale più di mille parole".
Qui nei commenti lo spazio è di tutti e se serve sono sempre disponibile a fornire risposte e chiarimenti.
Yuz,
RispondiEliminase in questo motore si intende che la valvola a cassetto di immissione debba restare sempre fissa, allora viene a mancare la fase di immissione isobara del vapore, cioè la fase di spinta, e l'espansione adiabatica avviene per una quantità di vapore fissa.
Capisco la convenienza economico-costruttiva di questa soluzione, ma non è che ci si rimetta troppo termodinamicamente ?
Il Colibrì è un motore adiabatico puro, il cui ciclo è composto da un'espansione adiabatica, da una compressione adiabatica e da due isocore.
EliminaCome hai osservato tu, manca la fase di espansione isobara, che invece è presente nel ciclo Rankine.
Nonostante questo, a livello di rendimento il Colibrì si difende alla grande.
Oltre che dalle condizioni operative, il suo valore dipende dal rapporto di espansione. Analogamente ad altri motori (per esempio quello di Brayton e quello di Manson/Cayley), il lavoro utile diventa nullo al raggiungimento del massimo teorico (che nel caso dei motori a vapore è stabilito dal ciclo Rankine invece che dal ciclo di Carnot).
La cosa interessante è che comunque, nonostante l'essenzialità costruttiva di questo motore, anche con una temperatura operativa massima di lavoro inferiore a 200°C non è difficile strappare almeno il 70% del massimo teorico con un lavoro utile ampiamente sfruttabile ai fini pratici.
Il ciclo di Rankine teorico prevede una volume zero al PMS.
EliminaIn un motore reale questo volume non potrà mai essere annullato e costituisce sempre una perdita secca in caso di motore a vapore di tipo isobaro-isocoro.
Se invece è presente un'espansione adiabatica, è possibile uno sfruttamento di quel volume di vapore che è da considerare sempre teoricamente una perdita...
In questo senso, il tuo Colibrì offre un punto a favore, perchè sfrutta quel "volume ladro".
Nel Colibrì viene sfruttata l'espansione adiabatica del volume al PMS.
EliminaSiamo cioè in una situazione al limite del paradossale: quella che di solito è una difficoltà costruttiva inevitabile nel Colibrì diventa addirittura funzionale!
penso che termodinamicamente ci si guadagni molto.. questo motore è tutto adiabatico..
RispondiEliminapoi non ci sono passaggi in tubi,curve,tubetti ecc.. tutto a vantaggio del rendimento..
interessante e, da sfida tecnica ,sarà fare un generatore lineare che lavori a più di 200° e rimanga efficiente..
una valvola a cassetto motore...
yuz queste idee ti escono la notte? :) complimenti!
Ciao Alex e bentornato!
EliminaTi dico solo che hai colto perfettamente nel segno.
Yuz,
RispondiEliminaquando si vedono motori così semplici, si ha la sensazione che debbano o possano funzionare in modo ottimale solo entro un range di DeltaT molto ristretto, pena una caduta di potenza o anche di rendimento. Il volume e l'espansione infatti sono fissi.
Pensi che ci possano essere degli interventi esterni in grado ottimizzare potenze e rendimenti secondo i vari regimi calorici e pressori?
Nel Colibrì mostrato nell'animazione il rapporto di espansione è fisso.
EliminaQuesto ovviamente comporta che il funzionamento potrà avvenire solo quando il rapporto fra la pressione all'immissione e la pressione nello scarico supera un determinato valore.
Nel caso in cui la pressione di immissione dovesse aumentare ulteriormente, facendo salire il rapporto pressorio oltre il limite minimo operativo, il lavoro utile per ciclo cresce e il rendimento migliora leggermente.
Non è difficile immaginare delle modifiche costruttive che permettano di modulare "al volo" il rapporto di espansione in modo da rendere accessibile un intervallo di funzionamento più ampio mantenendo il rendimento al top. Si tenga sempre presente che dal punto di vista pressorio il limite operativo superiore è costituito dai 10-20 bar perchè andare oltre tale valore il rischio diventa troppo elevato e non è assolutamente giustificato.
In tutte le cose vannno sempre considerati i pro e i contro.
Spuntare un rendimento ottimale in un range più ampio vuol dire ottenere solo pochi punti percentuali in più. Ma a che prezzo?
Per avere un rapporto di espansione variabile la macchina cresce di complessità, compaiono per esempio altre parti mobili che coinvolgono nuove tenute, da cui ne consegue certamente un aumento dei costi e una minore affidabilità e durata nel tempo.
Se il motore a rapporto di espansione fisso costa poco e non è eccessivamente ingombrante, forse è più conveniente avere semplicemente due o tre modelli ottimizzati a seconda delle condizioni operative funzionamento.
Se il motore a rapporto di espansione fisso costa poco e non è eccessivamente ingombrante, forse è più conveniente avere semplicemente due o tre modelli ottimizzati a seconda delle condizioni operative funzionamento.
RispondiEliminaForse non servono nemmeno modelli diversi, ma basta l'aggiunta in parallelo di un altro o altri Colibrì uguali al primo che si aprano all'occorrenza in caso di aumento pressorio... insomma una specie di valvola di sicurezza ad effetto funzionale...
L'idea che proponi è certamente valida e da tenere seriamente in considerazione in caso di realizzazione. Non si finisce mai di imparare!
EliminaMa quanto grande dovrebbe essere questo Colibrì...?
RispondiEliminaPer poter essere veloce deve essere piccolo e leggero e ce ne vogliono parecchi per soddisfare un'esigenza "domestica" di media grandezza.
Ma non è un problema, visto il costo molto ridotto per ogni unità.
Potrebbero funzionare tutti indipendentemente l'uno dall'altro, con grossi problemi di implementazioni di tutte le dinamo lineari e forse anche di auto-avviamento.
Ma potrebbero correre anche in formazione "radiale", scaricando tutto su un alternatore rotante esterno, risolvendo quindi tutti i problemi sopra accennati.
La macchina in questo caso diventerebbe meccanicamente più complessa, ma la semplificazione dell'apparato di conversione elettrica potrebbe compensare ampiamente il maggior lavoro sulla meccanica, dato che si può usare un prodotto commerciale e a basso prezzo.
La configurazione stellare offre indiscutibili vantaggi, ma una sua realizzazione però è fuori dalla portata di molti hobbisty.
EliminaPreferisco restare con i piedi per terra e per ora trattare cose più semplici ed economiche.
Yuz,
RispondiEliminaIn pratica, il Colibrì è un motore a vapore Uniflow (altrimenti detto nella nostra amata lingua "Monoflusso") in cui la valvola Bash che era classicamente a fungo, è stata sostituita da una valvola a cassetto.
La modifica di questa valvola comporta qualche vantaggio rispetto a prima?
Un grande vantaggio delle valvole a cassetto rispetto alle valvole a fungo è che il loro azionamento richiede meno lavoro e questo si traduce in un migliore rendimento.
EliminaIl secondo vantaggio è che la valvola a cassetto può essere resa solidale al pistone come nel Colibrì e questa possibilità rende il motore di una semplicità costruttiva quasi esasperata.
Con un po' di immaginazione è possibile creare versioni in cui la valvola a cassetto è solo parzialmente vincolata con indubbi vantaggi dal punto di vista termodinamico.
Bisogna però sempre tenere presente che nella realtà il sistema deve essere estremamente affidabile e duraturo perchè a 10Hz = 600rpm avvengono 10 azionamenti al secondo, 600 al minuto, 36.000 all'ora, 864.000 al giorno, 25.920.000 al mese...
Un grande svantaggio della valvola a fungo è il fatto che per chiudere abbia bisogno di appoggiarsi ad una sede, interferenza (peraltro rumorosa) che diminuisce la durata e la funzionalità della stessa.
EliminaQuella a cassetto invece scivola semplicemente.