Il mio intento per ora è riassumere quello (poco) che so sul ciclo Stirling, sulle sue forme canoniche o meno canoniche, sui suoi possibili usi, sui modelli studiati e realizzati, sui prototipi amatoriali...
Stirling era un prete nato in Inghilterra nel 1790, morto nel 1878. nel 1816 ha ideato questo motore a combustione esterna.
Per i dettagli suggerisco di dare una veloce scorsa a Wikipedia: https://it.wikipedia.org/wiki/Motore_Stirling.
Io preferisco concentrarmi sugli elementi fondamentali e sulle implicazioni:
-Il motore Stirling è un motore a combustione esterna (come i motori a vapore) che usa un gas come fluido motore. A differenza dei motori a vapore (e delle macchine frigorifere tradizionali) non fa affidamento su cambiamento di stato del fluido (liquido->vapore->liquido), ma solo sulle variazioni di volume del gas. Questo significa che può funzionare in range di temperature molto estesi, il vapore per esempio deve lavorare a cavallo della temperatura di ebollizione dell'acqua, se ci si sposta da quel punto non funziona più.
-ha una sorgente calda e una fredda (in realtà tutti i motori hanno bisogno di un salto termico, ma transeat...), di solito, ma non in tutte le sue implementazioni, 2 pistoni, coassiali o separati per ogni unità.
-ne esistono diverse "incarnazioni" canoniche, che differiscono nel modo in cui sono collocati e imbiellati i pistoni.
Guardiamo come funziona il modello più basico di tutti, il modello Alfa a cilindri ortogonali.
Il disegnino è linkato da wikipedia.
Il cilindro rosso è riscaldato dal fluido che scorre nella camicia esterna, quello freddo raffreddato (nel disegno con le alette, ma un raffreddamento a fluido è di solito più efficace); i cilindri sono connessi dal condotto che si vede, che contiene il RIGENERATORE, un corpo che recupera parte del calore del gas caldo e lo resistuisce al gas freddo.
Partiamo dal cilindro caldo (quello rosso) al PMI.
-le pareti del cilindro caldo sono scoperte, quelle del cilindro freddo parzialmente coperte dal pistone, il gas si scalda e si espande, facendo muovere il pistone freddo. La rotazione del volano muove il pistone caldo, la sorgente di calore viene progressivamente coperta, il gas si scalda sempre meno e si sposta verso il cilindro freddo, attraverso il Rigeneratore, passando cede parte del calore al rigeneratore. Proseguendo il movimento il cilindro freddo è completamente scoperto, il gas comincia a raffreddarsi e a contrarsi, il movimento spinge il pistone freddo al PMS e il gas indietro verso la camera calda. Tornando indietro recupera parte del calore dal rigeneratore. Mano a mano che il pistone caldo si sposta verso il PMI scopre le pareti calde, il gas ricomincia a scaldarsi e il ciclo si ripete.
Il sistema si basa sul trasferimento di calore dall'esterno, quindi è relativamente lento. I motori Stirling raramente superano i 1000 rpm.
Il pistone caldo di solito ha solo lo scopo di coprire e scoprire la sorgente calda, spostando il gas, di solito non è necessario che abbia tenute di precisione, basta che sia leggero e termicamente isolante, non servono grandi tenute.
Per ora mi fermo qui, nel seguito i mdelli canonici Alfa, Beta, Gamma, il ruolo del rigeneratore i tipi di gas usati, le loro pressioni e il perché...
Paolo
