ITFI20090028A1 - Motore ad aria compressa termoguidata - Google Patents

Description

DESCRIZIONE GENERALE

l)Scopo di questo progetto è di ricavare un utile energetico dalla aria ambiente,utilizzando un ciclo di lavoro come quello qui des= critto,dove l'aria entra in un compressore adiabatico,ad es; alla temperatura di 0°,volume spec.0,8 mc,/Kg,passando in successione in un espansore isotermico(turbina) a temperatura più elevata es; 70° in cui acquista un aumento di volume,voi.I mc./kg., conseguen= done un corrispondente aumento di lavoro.

2)Come noto,un espansore isotermico trasforma in lavoro tutto il calore ricevuto,consentendo di realizzare una quantità di lavoro superiore al lavoro assorbito dal precedente compressore adiabatico.

3)Il maggior utile di lavoro qui considerato non contraddice il 2° Principio della Termodinamica,perchè l'aria qui viene continuamente rinnovata,con cambiamento di stato: pressione,volume specifico, calore specifico,come si trattasse di un combustibile qualsiasi, dove nel motore entra un gas ed esce un gas diverso.

4)Le temperature ideali per l'esecuzione di questo ciclo si possono agevolmente determinare riferendosi si diagramma entropico del aria| considerando la temperatura ambiente del momento e del luogo.

5)Per il riscaldamento esterno del espansore isotermico si possono utilizzare fonti di calore a basso costo: calori di ricupero vari, calore da pannelli solari,pompa di calore(ciclo frigorifero)etc.

6)E' possibile ricuperare il calore del aria espulsa nella trafor= mazione isoterma (prevista a 70°).riutilizzandolo,almeno in parte, per rifornire di calore un ulteriore espansore isotermico.facente parte di un successivo impianto (compressore/espansore) posto in cascata al primo. Si può realizzare una successione di impianti in cascata, ovviamente di potenza decrescente,

7)Contenendo al minimo le perdite di lavoro meccanico,termiche, edi varia natura,deve risultare un utile netto disponibile.

DESCRIZIONE DEI CALCOLI DIMOSTRATIVI DEL TROVATO

Premesso che è stato espresso in kcalorìe sia il calore che il lavoro (Kcal.I = kgm.427), valori sono stati ricavati dal diagramma entropico dell'aria,come da estratto qui riportato.

Hella pag. n.4 sono indicati i risultati dei calcoli termodinamici riferiti alla macchina schematizzata nella pag. Ά «^

dove il compressore rotativo,accoppiato al espansore (turbina) produce un utile di kcal.6,5 su una fornitura di calore di kcal*I9 al espansore - turbina.

Il rendimento della macchina risulta kcal.6,5 |3⁄4 19 = 0,342 = 34%η contro l'indicato rendimento di Carnot del 20,4 % ·

Come già precisato il maggior rendimento è dovuto al cambiamento di stato dell'aria in uscita rispetto all'aria in entrata,trat= tandosi di un ciclo aperto,contro il ciclo chiuso di Carnot.

VARIAZIONE DEI PARÀMETRI DEI CALCOLI DELLA pag.n.6

I calcoli indicati sono riferiti ad un salto termico di 70° , pertanto la temperatura dell'aria ambientale deve essere aumentata di 70°,oppure ridotta la temperatura iniziale con un frigorifero. Ovviamente si devono modificare tutti i parametri dei calcoli esposti, se si dispongono fonti di calore molto diverse.

DESCRIZIONE DELLA MACCHINA SCHEMATIZZATA NEL FOGLIO N. 9

Questa macchina rappresenta una realizzazione del progetto descritto nel foglio n»4 e schematizzato nel foglio n.

In S è indicato l'asse portante centrale sul quale in successione sono montati:

in com il compressore adiabatico di tipo rotativo a palette

in tur la turbina/espansore isotermico dell’aria calda con palette rotanti normali e con palette fisse cave all ’interno per la circola=zione dell 'acqua calda,

in ma motore d'avviamento, elettrico o diversamente.

in pi sono indicati pannelli isolanti separatori,

SOTTOSTANTE L'ASSE DEI ROTORI è SCHEMATIZZATO UN IMPIANTO FRIGO, in ev nel evaporatore del frigo avviene la produzione del freddo, in cc nel condensatore si produce il caldo (pompa di calore) in aqf circola l'acqua fredda, che raffredda l'aria a 0°

in af l 'aria a 0° entra nel compressore com dove aumenta di pressione e di temperatura come previsto nel diagramma entropico allegato, in aqc l'acqua calda (riscaldata dalla pompa di calore)passa nelle palette cave della turbina e quindi all 'aria azionante la stessa, in ac l 'aria calda aaiona la turbina e quindi espulsa all'esterno.

DESCRIZIONE CALCOLI

FLUIDO AGENTE = ARIA CONSIDERATA A °t 0° Calcoli e valori ricavati dal diagramma entropico dell'aria

e dalle formule della termodinamica =valori teorici

DESCRIZIONE TECNICA AGGIUNTIVA

RICUPERO DELL’ ARIA CALDA ESPULSA

La turbina isoterma, a fine espansione (raggiunta la pressione atmo= sferica) espelle tutta l ' aria calda residua alla pressione di at. I . Quest 'aria, considerata kg. I, possiede un contenuto di calore- dato da cv.0,16 X 70° = kcal. 8 disponibili per un successivo utilizzo con un motore similare, posto in cascata al primo.

In questo secondo motore , a cui fornisco kcal. 6, relizzo un utile con lo stesso rendimento del primo 0,342 che mi produce kcal* 2,73 (kcal. 8 X 0, 342).

Il nuovo utile disponìbile sommato al precedente (kcal.2, 73 6,5) danno un utile finale di kcal* 9,236.

Il rendimento finale diventa kcal. 9, 236

Il rendimento finale è suscettibile di ulteriori aumenti , ricuperando tutti ì calori espulsi dai successivi motori posti in cascata dello stesso tipo.

Con un rendimento teorico di quasi il 50% è possibile ricavare un utile , anche ripianando tutte le perdite pratiche della macchina.

DESCRIZIONE TECNICA AGGIUNTIVA = POMPA DI CALORE

La fonte di calore più interessante è indubbiamente la stessa aria atmosferica,elevata alla temperatura richiesta per mezzo della pompa di calore di un normale ciclo frigorifero·

Secondo il processo di lavoro qui prescelto,con un salto termico di 70<°>, il lavoro richiesto in base al ciclo di Carnot diventa:

L'utile dell'isoterma kcal, 6,5 sommato all'utile del calore espulso di kcal.2,73 per un totale di kcal.9,236 va diviso per il lavoro speso (isoterma kcal.I9 più pompa calore kcal.3,88)=tot.22,88

Con un rendimento teorico del 42% si può pensare a un risultato pratico sufficiente a produrre un minimo di energia disponibile

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI Motore ad aria c ompressa ,termoguidàta caratterizzato dal fatto dì essere costituito dalla coppia formata da un compressore d'aria adiabatico e in successione da un espansore isotermica della stessa aria a temperatura pari o superiore, formando un complesso atto a produrre energia meccanica in quantità maggiore della energia precedentemente fornita* Motore come da precedente rivendicazione, caratterizzato dal fatto di poter utilizzare fonti di calore di scarto, o di ricupero per rifornire di calore l'espansore isotermico del complesso, ai fini della produzione di nuova energia utile Motore come da rivendicazione n.I caratterizzato dal fatto di utilizzare una pompa di calore (di un normale ciclo frigorifero) per rifornire di calore l 'espansore isotermico coma al punto precedente. Motore come da precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto di sfruttare, tutto o in parte, il calore rimasto nell'aria espulsa dall 'espansore isotermo, riutilizzandola per rifornire di calore, nuovi ulteriori impianti , similari a quello qui descritto , predisposti in successione o in cascata all 'impianto primario