Turbina a vapore

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Turbina a vapore

Messaggioda mastrovetraio » 8 ago 2014, 9:55

È una turbina a vapore che lavora in un fluido denso(olio diatermico) invece che in aria. La vasca contenente l'olio è mantenuta a 300°C e può/deve essere connessa all'impianto di riscaldamento. L'acqua viene iniettata al punto morto inferiore e si trasforma in vapore fornendo spinta idrostatica e quindi lavoro meccanico. La vaporizzazione sottrae calore, che deve essere reintegrato, all'olio diatermico. Il meccanismo di orientamento delle pale deve funzionare grazie alla gravità unita a dei finecorsa. Ovvie le limitazioni, i giri/min non possono essere molti, ma se il diametro è congruo si avrà molta coppia. Dovrebbe essere facile da costruire e intrinsecamente sicuro, dato che non esiste caldaia. L'idea è mia, mi assumo l'onere delle risate (oppure l'onore dell'idea :lol: )
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Re: Turbina a vapore

Messaggioda Ferrobattuto » 8 ago 2014, 12:12

Una volta, quando ero giovane e stupido, tentai di spegnere un secchio di olio bruciato acceso buttandoci dell'acqua dentro...... L'olio NON si spense, ma in compenso le fiamme arrivarono a 4 metri di altezza e gli schizzi d'olio non mi ustionaro per puro e semplice bxxo di cxxo.
Immagino, ma poi altri più esperti di me potranno confermare o meno, che iniettando acqua a temperatura ambiente in un congegno chiuso a 300°C equivalga a volersi suicidare. :ph34r:
Penso che a 300° si sia già a diverse decine di bar di pressione.
Inviato manualmente dal mio vecchio e sgangherato, ma fedele computer


Buone realizzazioni a tutti!
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Re: Turbina a vapore

Messaggioda Dolomitico » 8 ago 2014, 12:22

Più o meno,un sistema scientifico per farsi del male.
Ma non capisco tutta sta aura delle caldaie,se fatte bene e con spessori corretti non esplodono,e se uno ha paura può ripiegare a quelle tubolari,l'acqua dentro i tubi e quindi un minor quantitativo in caso di perdita.
Anche le macchine a benzina sotto sotto ci si porta appresso un quantitativo suffcente per un bel rogo,ma non succede nulla nella maggior parte dei casi.
Cmq mi piace sta cosa,il vapore,tutti lo temono,ma alla fine sono affascinati dalla sua potenza...... :B):

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Re: Turbina a vapore

Messaggioda mastrovetraio » 8 ago 2014, 12:31

Lo sapevo anch'io, ma tu stai parlando di acqua in grossa quantità su olio in fiamme. Mentre io ipotizzo una quantità minima di acqua (in assenza di ossigeno) dentro l'olio diatermico, che ha una temperatura di accensione che supera i 400°.
La mia è solo una ipotesi fisica di funzionamento, se poi bastano 150° o se invece dell'olio diatermico si usa piombo fuso proprio non lo so. Ma devi ammettere che l'idea non è peregrina, certo che per realizzarla non basta certo il mio disegnino. Così come per le turbine "vere" che hanno potuto essere una realtà solo con l'invenzione dell'acciaio monocristallino. Prima erano solo chiacchiere.

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Re: Turbina a vapore

Messaggioda mastrovetraio » 8 ago 2014, 12:40

Ciao, Dolomitico. Non è paura delle caldaie, è la ricerca del Santo Graal, o della Pietra Filosofale. Ammetterai che per mettere una turbina immersa nella caldaia di fantasia ce ne vuole... :lol: E non è tanto una fascinazione da vapore, ma il solito eterno problema di convertire il calore in movimeto, senza acciai speciali/tornio/fresa ecc.ecc.

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Re: Turbina a vapore

Messaggioda Arex » 8 ago 2014, 13:06

Aldilà dei vari pericoli dei quali non mi preoccupo visto che immagino che Mastro non si cimenterà nella costruzione... mi chiedo: qual'è il guadagno nel far girare la turbina nel liquido?
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Re: Turbina a vapore

Messaggioda mastrovetraio » 8 ago 2014, 13:41

Ciao, Arex. Una turbina a vapore "vera" che gira in aria a pressione atmosferica deve per forza fare un bel pò di giri/min almeno 100000 e quindi ci vuole un signor riduttore. Ed il vapore deve essere anidro, perchè a quel n. di giri una goccia d'acqua è distruttiva come una pallottola o un sasso. Poi ci vogliono acciai speciali, cuscinetti ad alti giri ecc. ecc.. Mentre la mia turbina "Eretica" gira lenta (ammettendo che gira) proprio perchè non è in aria, ma in un liquido, quindi sfrutta la coppia e non i giri. E sfrutta la spinta di Archimede, più che il principio azione/reazione della turbina canonica. Iniettare acqua in caldaia è cosa facile ed assodata, certo mai acqua su fuoco "serio"perchè oltre i ~1000° l'acqua si scinde in H2 più O e ricombinandosi immediatamente l'incendio si alimenta. Ma cosa accada iniettando (poca) acqua in una vasca piena d'olio a temperatura X sono solo ipotesi, la prova da fare è quella. Ma non in cucina :D

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Re: Turbina a vapore

Messaggioda Arex » 8 ago 2014, 14:18

Ok, come dici tu ammettendo che possa girare, cosa fa credere che l' olio che come fluido ha una certa densità non funga da freno? (se dico stronzate non fatemi caso)
E poi, l' acqua iniettata come la leviamo dall' olio?
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Re: Turbina a vapore

Messaggioda mastrovetraio » 8 ago 2014, 14:33

L'olio DIATERMICO è idrorepellente, e non si mescola con l'acqua. Ha una densità minore dell'acqua, e comunque di acqua non cen'è, o meglio c'è solo nel momento in cui si inietta, poi diventa vapore. Certo che l'olio diatermico farà da freno al movimento della turbina, così come l'aria in una turbina "canonica", bisogna dare la forma migliore alle pale. Anche in una elica di una eolica c'è la resistenza dell'aria, così come l'elica di una barca ha a che fare con la resistenza meccanica dell'acqua spostata. Bisogna vedere il bilancio energetico, certo che SE si potesse riuscire a convertire il calore in energia meccanica in modo semplice...... nella mia idea, l'unica variabile può essere la quantità di acqua iniettata.

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Re: Turbina a vapore

Messaggioda mac-giver » 8 ago 2014, 21:13

mastro: l'attrito in un liquido, è circa mille volte superiore che in aria e parlo di acqua.. nell olio non lo so.. dipende sempre dalla sua viscosità.. ma sicuro molto superiore all'acqua.. la ventola.. se da una parte prende la " spinta" dall altra c'è un freno mostruoso che aumenta in modo esponenziale all'aumentare della velocità di rotazione.. :rolleyes:
Chi sa fare, sa capire.

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Re: Turbina a vapore

Messaggioda mastrovetraio » 9 ago 2014, 7:24

Buon giorno, Mac-giver. Vedi, per dare una parvenza di realtà alla mia turbina ho fatto una ricerca rapidissima (meno di 1 ora) alla ricerca di un liquido altobollente non miscibile con acqua. Sapendo già dell'esistenza degli olii diatermici li ho "adottati" di corsa. Ma nulla impedisce di usare altri liquidi. Si può usare (dico il primo che mi passa per la testa) il pentano come liquido da vaporizzare, ed acqua a 80°C come liquido nella vasca. Ovviamente, mentre nel disegno originale la vasca è in pressione atmosferica(aperta), con il pentano la vasca deve essere chiusa, e con un condensatore e depressione per riliquefare il pentano. Ma le mie sono solo ipotesi di materiali "campate in aria" non possiedo sicuramente la preparazione tecnica. A me interessa solo il "principio fisico-meccanico" dell'idea, se poi ci sarà qualcuno in grado di calcolarla/realizzarla/brevettarla/farci soldi spero che abbia la decenza di offrirmi una cena :lol:

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Re: Turbina a vapore

Messaggioda Yuz » 9 ago 2014, 9:27

Ciao Mastro,
dal punto di vista fisico la turbina che hai disegnato funziona senza ombra di dubbio.
Essa sfrutta la spinta di Archimede sulle palette che raccolgono il vapore per la movimentazione.
Ora però arrivano le cattive notizie.
L’innegabile pericolosità del processo di vaporizzazione potrebbe anche essere gestita, ma ci sono altre considerazioni che rendono l’oggetto non sfruttabile ai fini pratici.
Questa macchina, come i mulini termici (ruota di Minto) di cui abbiamo parlato un po’ di tempo, è di tipo gravitazionale in quanto il suo funzionamento coinvolge la forza di gravità (la spinta di Archimede origina dalla forza di gravità). Perciò per sviluppare una potenza adeguata bisogna avere una macchina di dimensioni considerevoli, oserei dire gigantesche (una palazzina di 10 piani per fare 1kW di potenza all’albero e non sono neanche sicuro che 10 piani siano sufficienti). Se vuoi posso abbozzare dei calcoli per fare un stima un po’ più attendibile.
Altra nota dolente è il rendimento. Anche se non ho ancora fatto un’analisi per questo sistema, le analogie con la ruota di Minto mi fanno prevedere che sia basso e giusto per dare un’idea di molto inferiore all’1%.
Anche qui posso provare a dare delle indicazioni su come fare per ottenere almeno una stima grossolana.
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Re: Turbina a vapore

Messaggioda mastrovetraio » 9 ago 2014, 10:50

Grazie, Yuz. Ho apprezzato moltissimo il tuo intervento, e le "cattive notizie" non hanno la minima importanza, dal punto di vista etico. Perchè la "buona notizia" ovvero che l'idea è logica dimostra che c'è ancora spazio per la creatività, che non è vero che è stato inventato già "tutto". A me basta ed avanza, spero che questa ipotetica turbina dia ai giovani il coraggio di studiare, investigare, sognare. Viviamo in una società codificata, intruppata, predigerita, che vive in un sonno senza sogni. Grazie ancora per la tua attenzione.

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Re: Turbina a vapore

Messaggioda Arex » 9 ago 2014, 11:57

Secondo me al fine di una delucidazione sarebbe interessante capire quanta energia mi serve per tenere la pentola in temperatura e quanta energia potrei ricavare dalla stessa ... non vorrei dover deforestare il Nord Europa per 10 Kw di corrente ...
Ai fini pratici: quale proporzione spesa-produzione si può ottenere? E' sostenibile?
Mastro, l'idea dal punto di vista fisico può funzionare (se lo dice Yuz gli crediamo) ... ora però mi piacerebbe che oltre all'idea se ne parlasse anche ai fini pratici, no?
Un'idea se non viene sviluppata rimane un sogno...
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Re: Turbina a vapore

Messaggioda Yuz » 9 ago 2014, 12:19

Mastro, sono d’accordo con te: un’idea coerente e funzionante dal punto di vista fisico è sempre utile perché permette di fare ragionamenti, nuove associazioni mentali e progredire nella conoscenza.
Sono molte le persone che parlano delle proprie idee in pubblico confidando nell’onestà e nella riconoscenza di chi le riuscirà a sfruttare. Purtroppo il mondo in cui viviamo non lascia molte speranze che ciò avvenga realmente.
A chi ha divulgato le idee resta solo il merito (anche questo difficilmente riconosciuto) di averlo fatto per primo.

@Arex
I problemi con la turbina di Mastro sono due.
Il primo è che per fare una macchina in grado di fare 1kW di potenza servono dimensioni improponibili che ne rendono il costo insostenibile.
Il secondo è che per fare 1kW di potenza devi bruciare tanta di quella legna da far paura. A occhio non bastano nemmeno 10 quintali/ora.
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Re: Turbina a vapore

Messaggioda mastrovetraio » 9 ago 2014, 12:23

Sì, bisognerebbe calcolare il possibile rendimento, ovvero quanti Kw di (per esempio) legna devo bruciare per ottenere 1 Kw all'asse. Ma non è detto che sia necessario bruciare qualcosa, con un liquido bassobollente al posto dell'acqua, potrebbe benissimo essere un motore solare, alimentato da pannelli solari termici. Certo che il sistema diventa più complesso, ci vuole un condensatore per riportare il vapore allo stato liquido. Ma ora che ci penso, è il ciclo del raffreddamento ad ammoniaca, solo che va fatto funzionare al contrario.

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Re: Turbina a vapore

Messaggioda Arex » 9 ago 2014, 12:40

Nulla in contrario ad altre forme di energia ... mi soffermerei però sul rendimento della turbina: Kw assorbiti e Kw dati.
Chiederei quindi a Yuz se può di proseguire nei calcoli ... ;)
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Re: Turbina a vapore

Messaggioda Yuz » 9 ago 2014, 13:04

Ok ragazzi, lasciatemi solo un po' di tempo per imbastire i calcoli.
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Re: Turbina a vapore

Messaggioda Yuz » 10 ago 2014, 15:44

Buongiorno ragazzi,
ho riflettuto un po’ e credo che convenga partire dall’energia potenziale dovuta alla forza di gravità.
L’equazione che permette di calcolarla è la seguente:

U = m · g · h

dove

U è l’energia potenziale in Joule
m è la massa espressa in chilogrammi
g è l’accelerazione di gravità il cui valore può essere assunto costante e pari a 9,81m/s²
h è l’altezza espressa in metri

Spesso interessa solo sapere la variazione di energia potenziale (DeltaU) che è data dalla seguente relazione

DeltaU = m · g · (h[sub]finale[/sub] – h[sub]iniziale[/sub])

Un corpo di 1kg che scende di 1m di altezza (h[sub]finale[/sub] – h[sub]iniziale[/sub] = -1m) varia la sua energia potenziale di

DeltaU = 1kg · 9,81m/s² · (-1m) = -9,81 J

Il valore negativo indica che il corpo ha perso energia potenziale e uno stesso valore cambiato di segno compare sotto un’altra forma di energia (energia cinetica del corpo se il corpo accelera, lavoro meccanico se il corpo è collegato a una leva, e così via).
Perciò l’energia utile risulta pari a

E = 9,81 J

Per calcolare la potenza sviluppata dal corpo che scende basta dividere per il tempo associato al processo che ha generato lo scambio di energia.

P = E/t

dove
P è la potenza espressa in Watt
E è la variazione di energia espressa in J
t è il tempo espresso in secondi

Se il corpo di 1kg scende di 1 metro in 1 secondo la potenza sviluppata è pari a

P = 9,81 J / 1s = 9,81W

La strada per arrivare in fondo è lunghetta, perciò per oggi mi fermo qui.
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Re: Turbina a vapore

Messaggioda Arex » 11 ago 2014, 20:51

:o: yuz non ti stupire se non interagisco, ci capisco 0. E mi sa che il silenzio degli altri....
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