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kekko.alchemi
| Inviato il: 27/4/2012,22:38
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 ...in linea con i miei conti...
Il vapore non ritorna saturo perchè la pressione quando il vapore torna a 180 °C è molto più bassa, quindi satura a temperature più basse. In pratica il vapore surriscaldato non torna quasi mai in condizione satura.
Una prova pratica (per verificare quanto scritto sopra) la si può fare sparando vapore surriscaldato in aria, sembra come un getto di un compressore di aria, non si vede affatto il bianco del vapore, molto marcato invece quando si tratta di vapore saturo. Quello surriscaldato torna bianco dopo 2 o 3 metri di getto in aria, ricondensando a temperature prossime ai 30 - 40 °C.
Kekko
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L'universo è dominato dagli estremi, l'infinitamente grande e l'infinitamente piccolo.
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kekko.alchemi
| Inviato il: 27/4/2012,22:58
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In questo libro si parla di cose pratiche, esperimenti reali, e guarda un po' parlano di rendimenti quasi doppi rispetto al vapore saturo... Per questo dicevo che non è questione di convincimenti, è questioni di dati reali!
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L'universo è dominato dagli estremi, l'infinitamente grande e l'infinitamente piccolo.
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qqcreafis
| Inviato il: 27/4/2012,23:10
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s..emb..rerebbe.. giusto l'espansione adiabatica è del 60% la pressione è crollata si è prodotto molto lavoro (tutta l'energia utilizzata per surriscaldare)la pressione è crollata a 3,2 bar
tutto gratis??? no ovviamente ne fa le spese la potenza massima(e le perdite)
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ODE AD UNO STUDENTE MERITEVOLE (Sermone)
Allora Xyz è stato bravo! noi dobbiamo riconoscere ...
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kekko.alchemi
| Inviato il: 27/4/2012,23:22
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Esattamente quanto detto, il vapore resta secco anche allo scarico... Nel libro usano la formula di carnot come la uso io... erano scemi... mahh!!
Può bastare o devo continuare?
Studiare le cose senza verificarle non va quasi mai bene. Io ho studiato su libri moderni ma soprattutto su libri antichi come questo, poi ho verificato di persona, e poi ho cominciato a parlarne qui con voi... penso che quando si è convinti di una cosa bisognerebbe sempre operare in questo modo prima di dare per certe alcune cose che a quanto pare non lo sono per niente.
CITAZIONE (qqcreafis @ 28/4/2012, 00:10) tutto gratis??? no ovviamente ne fa le spese la potenza massima(e le perdite)
Sono contento che qualcuno (che ragiona veramente) finalmente sia arrivato alle mie stesse conclusioni. Grande qqcreafis!!!
E' esattamente così infatti, la potenza di picco diminuisce, ma aumenta a dismisura il rendimento e l'energia finale a parità di carburante utilizzato... L'avevo già scritto nei post precedenti...
kekko
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qqcreafis
| Inviato il: 27/4/2012,23:37
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CITAZIONE Il vapore non ritorna saturo perchè la pressione quando il vapore torna a 180 °C è molto più bassa, quindi satura a temperature più basse.
hai proprio ragione ed infatti ho tentato di cancellare la frase ma si vede che non ho dato invio.
CITAZIONE è questioni di dati reali!
sicuramente , guarda caso il "teorico" 19% di aumento del rendimento è in linea con dati reali i rendimenti sembrano vicini perchè bassi ma "significa" comunque il "19% di carbone in meno"
i dati "teorici" sono sempre viziati dal modello che potrebbe non essere reale dalla toria male applicata ecc ecc
la teoria è comunque meglio del nulla.
La pratica può andare più o meno bene.
Se c'è la teoria e la pratica si ha il meglio
Un ciclo che assomiglia molto al Diesel lento una fase di combustione (schematizzata a p = costante) ed una fase di espansione adiabatica
il diesel funziona ad alta temperatura e quindi vince ma il "nostro" motore a vapore ha un vantaggio ! non ha la fase di compressione (a parte il rimando) che consuma energia preziosa meccanica, ma ci pensa la caldaia a "comprimere" con energia termica
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ODE AD UNO STUDENTE MERITEVOLE (Sermone)
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kekko.alchemi
| Inviato il: 27/4/2012,23:39
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CITAZIONE (qqcreafis @ 28/4/2012, 00:26) la teoria è comunque meglio del nulla.
La pratica può andare più o meno bene.
Se c'è la teoria e la pratica si ha il meglio
Concordo pienamente, cerco sempre di operare infatti partendo dalla teoria, ma guai se poi rimanesse solo tale!
Credo sia importantissimo poi riformulare la teoria in base agli esperimenti e ai risultati ottenuti, solo così si può arrivare a conclusioni veritiere.
Modificato da kekko.alchemi - 28/4/2012, 02:28
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L'universo è dominato dagli estremi, l'infinitamente grande e l'infinitamente piccolo.
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Yuz
| Inviato il: 28/4/2012,07:42
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@qqcreafis e Kekko
Come vedete i rendimenti nel caso di ciclo isobaro sono ben lontani dal rendimento di Carnot...
Se non è chiedere troppo, sarebbe interessante che venissero postati anche i risultati dei calcoli per un'espansione fatta in questo modo:
1) espansione isobara per un certo volume (per esempio il 5%);
2) espansione adiabatica per il restante volume (dal 5% al 100%)
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biomassoso
| Inviato il: 28/4/2012,09:32
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ma perchè non è possibile postare un PDF di 932119 byte????...bah...
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Yuz
| Inviato il: 28/4/2012,10:01
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Questi i miei calcoli sui rendimenti nei vari cicli isobari.
Ho dovuto riferire i dati alla temperatura di 310°C perchè non disponevo del dato tabulato a 320°C.
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CASO 1 : Espansione isobara con vaporizzazione a 180°C SENZA SURRISCALDAMENTO
Energia termica per riscaldamento del liquido da 100°C a 180°C = 344 kJ/kg (fonte: Handobook of Chemistry and Physics - CRC Press)
Energia termica per la vaporizzazione a 180°C = 2017 kJ/kg (fonte: Handobook of Chemistry and Physics - CRC Press)
Pressione di vapore a 180°C = 9,9atm
Densità vapore a 180°C e 9,9atm = 5,14 kg/m^3 (fonte: Handobook of Chemistry and Physics - CRC Press)
Lavoro utile per unità di massa = 175 kJ/kg
Rendimento termomeccanico = 175/(2017+344) = 7,4% (contro un rendimento di Carnot del 17,6%)
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CASO 2 : Espansione isobara con vaporizzazione a 180°C CON SURRISCALDAMENTO a 310°C
Energia termica per riscaldamento del liquido da 100°C a 180°C = 344 kJ/kg (fonte: Handobook of Chemistry and Physics - CRC Press)
Energia termica per la vaporizzazione a 180°C = 2017 kJ/kg (fonte: Handobook of Chemistry and Physics - CRC Press)
Energia termica per il surriscaldamento del vapore da 180°C a 310°C = 255 kJ/kg (fonte: Handobook of Chemistry and Physics - CRC Press)
Pressione di vapore a 180°C = 9,9 atm
Densità vapore a 310°C e 9,9atm = 3,82 kg/m^3 (fonte: Handobook of Chemistry and Physics - CRC Press)
Lavoro utile per unità di massa = 236 kJ/kg
Rendimento termomeccanico = 236/(2017+344+255) = 9,0% (contro un rendimento di Carnot del 36%)
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CASO 3 : Espansione isobara con vaporizzazione a 310°C SENZA SURRISCALDAMENTO
Energia termica per riscaldamento del liquido da 100°C a 310°C = 983 kJ/kg (fonte: Handobook of Chemistry and Physics - CRC Press)
Energia termica per la vaporizzazione a 310°C = 1322 kJ/kg (fonte: Handobook of Chemistry and Physics - CRC Press)
Pressione di vapore a 310°C = 98 atm
Densità vapore a 310°C e 100atm = 56 kg/m^3 (fonte: Handobook of Chemistry and Physics - CRC Press)
Lavoro utile per unità di massa = 177 kJ/kg
Rendimento termomeccanico = 177/(983+1322) = 7,7% (contro un rendimento di Carnot del 36%)
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OSSERVAZIONI SUI CASI 1 e 2
In un ciclo che sfrutti solo l'espansione isobara del vapore (e ribadisco SOLO ESPANSIONE ISOBARA), il surriscaldamento migliora il rendimento termomeccanico. Nell'esempio considerato sopra esso risulta variare dal 7,4% al 9,0%.
In assenza di surriscaldamento il ciclo sfrutta il 42% (7,4%/17,6%) del massimo teorico stabilito dalla formula di Carnot, in presenza di surriscaldamento il valore si abbassa al 25% (9%/36%).
OSSERVAZIONI SUI CASI 1 e 3
Anche vaporizzando a una temperatura più elevata si ottiene un aumento di rendimento, ma la variazione è più contenuta perchè passa dal 7,4% al 7,7% e in questo caso il ciclo sfrutta solo il 21,4% (7,7%/36%) del massimo teorico stabilito dalla formula di Carnot.
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qqcreafis
| Inviato il: 28/4/2012,11:36
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sono esattamente i calcoli che ho fatto io (con una mole).
la differenza con il rendimento di carnot è dovuta al ciclo della macchina a vapore molto differente, se aggiungi un'espansione adiabatica ottieni un ciclo che si avvicina di più al ciclo ideale ad es recuperi integralmente quello del surriscaldamento e volendo di più
Il rendimento del ciclo di carnot rappresenta solo un limite superiore al rendimento della macchina reale
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ODE AD UNO STUDENTE MERITEVOLE (Sermone)
Allora Xyz è stato bravo! noi dobbiamo riconoscere ...
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Yuz
| Inviato il: 28/4/2012,11:42
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CITAZIONE (qqcreafis @ 28/4/2012, 12:36) sono esattamente i calcoli che ho fatto io (con una mole).
la differenza con il rendimento di carnot è dovuta al ciclo della macchina a vapore molto differente, se aggiungi un'espansione adiabatica ottieni un ciclo che si avvicina di più al ciclo ideale ad es recuperi integralmente quello del surriscaldamento e volendo di più
Il rendimento del ciclo di carnot rappresenta solo un limite superiore al rendimento della macchina reale
Potresti postare i calcoli o almeno il rendimento nel caso di espansione adiabatica?
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kekko.alchemi
| Inviato il: 28/4/2012,12:22
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Quindi mi stai dando ragione... Il surriscaldatore aumenta il rendimento, e di parecchio!
CITAZIONE (Yuz @ 26/4/2012, 15:06) Se sei convinto che espandere adiabaticamente il vapore surriscaldato sia la strada giusta fai pure. Lungi da me convincerti del contrario.
Dunque ora mi stai convincendo del contrario... 
Non dobbiamo MAI dimenticare che l'esperimento ha sempre ragione, se poi questo viene confermato anche da calcoli teorici non vedo proprio come possa essere confermato il contrario.
PS: L'ulteriore guadagno cmq lo vedrai quando inizierai a calcolare i renidmenti con espanzione adiabatica, perchè con l'isobara a pressione costante è differente.
Kekko
Modificato da kekko.alchemi - 28/4/2012, 13:58
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L'universo è dominato dagli estremi, l'infinitamente grande e l'infinitamente piccolo.
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Yuz
| Inviato il: 28/4/2012,13:24
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CITAZIONE (kekko.alchemi @ 28/4/2012, 13:22) Quindi mi stai dando ragione... Il surriscaldatore aumenta il rendimento, e di parecchio! CITAZIONE (Yuz @ 26/4/2012, 15:06) Se sei convinto che espandere adiabaticamente il vapore surriscaldato sia la strada giusta fai pure. Lungi da me convincerti del contrario. Dunque ora mi stai convincendo del contrario... Non dobbiamo MAI dimenticare che l'esperimento ha sempre ragione, se poi questo viene confermato anche da calcoli teorici non vedo proprio come possa essere confermato il contrario. PS: L'ulteriore guadagno cmq lo vedrai quando inizierai a calcolare i renidmenti con espanzione adiabatica, perchè con l'isobara a pressione costante è differente. Kekko
Perchè non posti mai i tuoi calcoli per sostenere quello che dici?
Inoltre ti informo che non ho cambiato idea.
Non ho mai sostenuto che il surriscaldamento non incrementa il rendimento in caso di espansione isobara.
Quello che ho scritto e sostenuto nel thread intitolato "Motore a Vapore Elettronico" è che in presenza di espansione adiabatica il surriscaldatore non ha effetti significativi sul rendimento.
Il confronto in questo caso va fatto fra un ciclo in cui avviene un'espansione adiabatica del vapor saturo e un ciclo in cui si fa l'espansione adiabatica del vapore surriscaldato.
Valutazioni fatte naturalmente senza considerare se il motore possa o meno funzionare in presenza di condensato (non mi interessa).
Se non ci credi, torna a rileggere quello che ho scritto nel thread intitolato "Motore a Vapore Elettronico" (pagina 12 e 13).
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NonSoloBolleDiA...
| Inviato il: 28/4/2012,18:19
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CITAZIONE (Yuz @ 28/4/2012, 14:24) Se non ci credi, torna a rileggere quello che ho scritto nel thread intitolato "Motore a Vapore Elettronico" (pagina 12 e 13).
Li riporto io sotto...a volte è utile leggere le cose tutte insieme:
CITAZIONE (Yuz @ 28/1/2012, 14:50) Leggo con interesse gli sviluppi del vostro progetto, ma effettuando una stima del rendimento termomeccanico trovo delle incongruenze nei risultati.
I calcoli da me eseguiti fanno riferimento ad una versione mono effetto.
Premetto che nella valutazione del lavoro utile durante la fase di espansione adiabatica (dal 25% al 100% della corsa del pistone) ho utilizzato un valore di gamma pari a 1,1.
DATI MOTORE
Cilindrata: 500cc = 0,0005mc
Carico vapore: 25% della corsa del pistone
Temperatura caldaia: 180°C = 453,15K
Pressione in caldaia: 9,9 atm = 1.003.117 Pa (pressione di vapore dell'acqua a 180°C)
Pressione allo scarico: 1 atm = 101.325 Pa (condensatore aperto)
Temperatura dell'acqua liquida all'immissione in caldaia: 100°C
RISULTATI STIMATI
Quantità di acqua consumata per ciclo:
1.003.117 Pa * 0,25 * 0,0005mc / [ 453,15K * 8,314 J/(mol*K)] = 0,033 moli (0,6 grammi)
Energia per riscaldare 0,6 grammi di acqua liquida da 100°C a 180°C = 206 J (49,2 cal)
Energia per vaporizzare 0,6 grammi di acqua liquida a 180°C = 1207 J (288,4 cal)
Energia termica complessiva fornita: 206 J + 1207 J = 1413 J
Lavoro utile nel primo 25% dell'espansione: 113 J
Lavoro utile nella successiva fase di espansione adiabatica: 124 J
Pressione alla fine dell'espansione: 2,15 atm = 217.849 Pa
Lavoro utile complessivo per ciclo: 113 J + 124 J = 237 J
Rendimento: 237 J / 1413 J = 0,168 = 16,8%
Con una velocità di rotazione di 189 rpm = 3,15 Hz la potenza meccanica sviluppata
risulta essere
Potenza meccanica = 237 J * 3,15 Hz = 746 W
associata a un consumo termico di
Potenza termica in ingresso = 1413 J * 3,15 Hz = 4451W = 4,45kW
Nel caso di motore a doppio effetto, lavoro utile e calori scambiati (e quindi le potenze) raddoppiano, ma il rendimento teorico è sempre lo stesso (16,8%).
CITAZIONE (Yuz @ 28/1/2012, 17:19) Il rendimento del 16,8% (= 237 J / 1413 J ) è il massimo teorico possibile con questi parametri, ma bisogna considerare poi le altre perdite reali non strettamente termodinamiche (movimentazione valvolare, attriti, fluidodinamica, bypass e perdite termiche).
Se poi l'obiettivo è la cogenerazione elettrica, anche la conversione da energia meccanica è fonte di ulteriore perdita di efficienza.
Preciso comunque che un rendimento del 16,8% su un motore a vapore è decisamente un ottimo risultato.
CITAZIONE (kekko.alchemi @ 28/1/2012, 19:21) No yuz, dimentichi anche te il surriscaldatore!! Il vapore entra nel motore a 230 °C e circa 9,5 atm. Esce poi ad una temperatura compresa fra i 100 e i 130 °C. Se utilizzi i parametri giusti vedrai che il rendimento aumenta di parecchio!
Saluti kekko
PS: Più tardi rispondo alle altre cose...
CITAZIONE (Yuz @ 29/1/2012, 18:32) Grazie Kekko per avermi segnalato la presenza del surriscaldamento del vapore, nella fretta me ne ero scordato.
I dati della pressione di vapore dell'acqua sono dati reperibili agevolmente sia nel web che in manuali specialistici (non so se ti riferivi a questi).
Le valutazioni dei lavori di volume e delle energie scambiate sono frutto di calcoli da me eseguiti.
Se serve posso riportare i dettagli delle formule. Non l'ho già fatto per evitare di appesantire eccessivamente il mio intervento.
In presenza di surriscaldamento, il problema si complica, ma è comunque ancora risolvibile.
Ora, dopo il primo 25% di corsa, ci sarà una prima fase di espansione adiabatica di vapore secco con gamma pari a 9/7 (il vapore surriscaldato si comporta come un gas poliatomico), seguita da una espansione adiabatica del vapore saturo con gamma pari a 1,1.
DATI MOTORE
Cilindrata: 500cc = 0,0005mc
Carico vapore: 25% della corsa del pistone
Temperatura caldaia: 180°C = 453,15K
Temperatura del vapore surriscaldato: 230°C = 503,15K
Pressione in caldaia: 9,9 atm = 1.003.117 Pa (pressione di vapore dell'acqua a 180°C)
Pressione del vapore surriscaldato: uguale a quella della caldaia
Pressione allo scarico: 1 atm = 101.325 Pa (condensatore aperto)
Temperatura dell'acqua liquida all'immissione in caldaia: 100°C
RISULTATI STIMATI
Quantità di acqua consumata per ciclo: 1.003.117 Pa * 0,25 * 0,0005mc / [ 503,15K * 8,314 J/(mol*K)] = 0,030 moli pari a 0,54 grammi
Energia per riscaldare 0,54 grammi di acqua liquida da 100°C a 180°C = 185 J (44,3 cal)
Energia per vaporizzare 0,54 grammi di acqua liquida a 180°C = 1087 J (259,8 cal)
Energia per surriscaldare 0,54 grammi di vapore da 180°C a 230°C = 135 J (32,2 cal)
Calore complessivo fornito: 185 J + 1087 J + 135 J = 1407 J (336,3 cal)
Lavoro utile nel primo 25% dell'espansione: 113 J
Lavoro utile nella fase di espansione adiabatica secca: 32 J
Lavoro utile nella fase di espansione adiabatica umida: 73 J
Pressione alla fine dell'espansione: 1,66 atm = 168.200 Pa
Lavoro utile complessivo per ciclo: 218J
Rendimento: 218 J / 1407 J = 0,155 = 15,5%
Con una velocità di rotazione di 189 rpm = 3,15 Hz la potenza meccanica sviluppata risulta essere
Potenza meccanica = 218 J * 3,15 Hz = 687 W
associata a un consumo termico di
Potenza termica in ingresso = 1407 J * 3,15 Hz = 4432W = 4,43kW
Nel caso di motore a doppio effetto, lavoro utile e calori scambiati (e quindi le potenze) raddoppiano, ma il rendimento teorico è sempre lo stesso (15,5%).
Per quanto riportato nel commento precedente, il surriscaldamento da 180°C a 230°C prima dell'immissione nel motore non solo non migliora il rendimento, ma sembra addirittura penalizzarlo (l'effetto è comunque estremamente modesto).
La potenza erogata e l'assorbimento termico restano fondamentalmente invariate.
Il primo vantaggio certo è la riduzione del 10% del consumo di acqua (0,54 grammi invece di 0,6 grammi).
Il secondo vantaggio, come da te riportato, è la riduzione della condensazione all'interno del motore.
Vorrei comunque puntualizzare il fatto che per il funzionamento a 180°C senza surriscaldamento, ottenere un rendimento del 16,8% è un risultato sorprendente perchè fra 180°C e 100°C il rendimento di Carnot è pari al 17,6%.
Etc....etc:
CITAZIONE (biomassoso @ 28/4/2012, 10:32) ma perchè non è possibile postare un PDF di 932119 byte????...bah...
Interessante ...posta il link...del pdf...che vedo anche di cosa tratta nello specifico.
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Chi sa raccontare bene le bugie ha la verità in pugno (by PinoTux).
Un risultato se non è ripet...
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Versione Completa!
 
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e quindi il vapore ritorni saturo ERRORACCIO
