I motori Stirling

Vota questo articolo

stirling funzionante con calore della manoNegli ultimi anni l’originalità e la particolarità dei motori stirling li ha spinti alla ribalta, trattati sopratutto da quei siti che parlano di energia libera, gratuita ecc. Non si tratta di motori eccezionali che possono regalare energia dal nulla, ma si tratta comunque di motori molto ingegnosi capaci di generare del movimento partendo da piccole differenze di temperatura. nella foto vedete un piccolo motore stirling che ruota con il semplice calore della vostra mano!

Ma questo non è l’unico vantaggio offerto. In realtà con un po di pazienza anche l’hobbista può costruirsi un motore stirling adatto alle proprie esigenze: esistono svariate configurazioni per sfruttare le differenze di temperatura presenti nell’ambiente, in modo da ottenere maggiore velocità oppure maggior potenza ed ancora sistemi per sfruttare differenze di pochi gradi in modo ottimale, altri che funzionano invece con centinaia di gradi centigradi. Come forse stavate già immaginando, esistono anche centrali solari che tramite il calore del sole alimentano uno stirling il quale produce energia elettrica tramite un comune alternatore. La cosa interessante è che con qualche capacità meccanica e relativamente poca spesa, è facile preparare un buon motore stirling capace di produrre energia meccanica dal calore: magari dal vostro camino a legna, dal calore del sole, da sorgenti di acqua calda, ecc… Se oltre tutto avete un corso d’acqua nei pressi del giardino, perchè non utilizzare l’acqua fredda per mantenere bassa la temperatura del “lato freddo” del vostro stirling in modo gratuito?

stirling funzionante con calore del sole

Se siete arrivati fino a questo punto probabilmente vi interessa capire il funzionamento di questi motori, dunque li riassumo nelle loro configurazioni piu’ conosciute.

STIRLING ALPHA

motore stirling alpha

Il motore stirling tipo alpha ha un funzionamento molto semplice da capire ed inoltre avendo parte calda e parte fredda ben separate non c’è il problema dello scambio di calore tra le due (che avviene invece nelle configurazioni che potete vedere successivamente): le pareti calde del pistone che trasmettono calore direttamente sulle pareti che dovrebbero essere fredde abbassando il rendimento del motore! Il ciclo di funzionamento del motore si basa su due concetti: la forza accumulata dal volano e la compressione-decompressione dell’aria all’interno dei pistoni quando si scalda o si raffredda. Il tutto si può riassumere in 4 cicli:

  • premettendo che il volano è in movimento dal ciclo precedente o viene mosso manualmente, muove di conseguenza il pistone in basso che rientrando spinge l’aria verso il pistone in alto, che quindi si sposta, lasciando entrare l’aria;
  • l’aria si scalda, si espande e quindi “torna” indietro verso il pistone in basso, che quindi si sposta espandendosi;
  • lo spostamento del pistone in basso fa arrivare l’aria calda a contatto con la parte fredda che quindi la fa diminuire di volume, facendo spostare verso destra il pistone in alto;
  • lo spostamento verso destra del pistone in alto, aiutato dall’inerzia accumulata dal volano, fa sì che il perno, continuando a girare, faccia abbassare il pistone inferiore, spingendo di nuovo l’aria verso il pistone in alto, e il ciclo ricomincia.

STIRLING BETA

motore stirling beta

Il motore stirling tipo beta invece è più compatto, anche se questa configurazione necessita di particolari materiali isolanti per evitare uno scambio indesiderato di calore tra parte calda e fredda. Inoltre è necessario lavorare con molta attenzione sugli attriti visto che i vari pistoni scorrono uno dentro l’altro!  Il pistone inferiore, all’interno della camera viene definito dislocatore (displacer in inglese) esso è costituito da un materiale isolante e non è necessario che sia a tenuta, la cosa importante è che copra alternativamente la parete calda e la parete fredda.Il ciclo compiuto dal motore è allora il seguente:

  • il dislocatore copre la parete fredda della camera che quindi non riesce a raffreddare.
  • Il gas della camera, essendo riscaldato dalla parte calda, si espande.
  • Il pistone si muove quindi verso l’esterno della camera (in questo caso verso l’alto): nel suo moto spinge la giunzione tra gli alberi pistone-dislocatore che ruota e che a sua volta sposta il dislocatore sulla parete calda, isolando dal calore la camera che inizia a raffreddarsi.
  • Il gas si contrae richiamando il pistone.
  • Il pistone si muove verso l’interno (in questo caso verso il basso): analogamente a prima, nel suo moto, sposta il dislocatore sulla parete fredda ed il tutto ricomincia!

Comments

comments