Come costruire un motore Stirling

Tramite: O2O
Difficoltà: facile
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Introduzione

Il motore Stirling è un motore a ciclo chiuso, è completamente sigillato dall'ambiente esterno e lavora principalmente sull'espansione e sulla compressione del gas (oppure dell'aria), che è racchiuso nel motore sigillato. Il carburante non si muove attraverso il motore come in quello convenzionale a combustione interna, e ciò significa che non c'è assunzione e scarico. Ci sono diversi tipi di motori Stirling: quelli ad alta pressione, che vengono usati a livello commerciale; quelli a bassa pressione restaurati, che vengono utilizzati per le manifestazioni. Infine, ci sono i motori da tavolo, che vengono costruiti dagli hobbisti e dagli studenti. Vediamo allora, attraverso i passi della seguente guida, come costruire un motore Stirling.

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Occorrente

  • 2 lattine
  • Plastilina
  • 2 cannucce pieghevoli
  • Cartoncino nero
  • Stagnola
  • Carta da forno
  • Bacchette cinesi
  • Scotch
  • Forbici
  • Palloncino
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Principio di funzionamento

Per il funzionamento, senza entrare nei dettagli tecnici, ha bisogno solo di una piccola differenza di temperatura, tra due zone e di un gas qualunque, solitamente aria o azoto che innescano il moto alternato di un pistone, e possono bastare differenze circa 10 gradi.
La fonte della differenza di temperatura calore, può essere affidata a molti tipi di materiali differenti, tra cui il ghiaccio, una fiammella o la semplice luce solare. Nel caso in cui sia presente una fiammella che genera aria calda, il principio che farà muovere lo stantuffo del pistone sarà identico a quello che vale per le mongolfiere: l'aria che si trova in basso si scalda ed aumenta di volume. L'incremento della pressione fa gonfiare la membrana e spinge il pistone verso l'alto e causa l'innesco del ciclo.

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Motore in kit

In commercio si trovano kit di montaggio del motore Stirling per hobbisti ad un prezzo che si aggira intorno ai 50euro, per i modelli più semplici come quelli con un solo un pistone o a un disco.
Per modelli più complessi e sofisticati come quello a più cilindri, si possono raggiungere fino i 400,00 euro. Sono alimentati con fiammella ad alcool, dotati di base trasparente in plexiglass e sfruttano l'energia irradiata dal sole catturandola attraverso uno specchio parabolico e le proprietà del punto focale.
I materiali di costruzione la grandezza del motore ed il costo di un motore Stirling sono variabili e di ampia tipologia e una spiegazione completa esula dagli scopi della presente guida introduttiva. Anche per i meno esperti del fai da te, il tempo necessario al montaggio dei modelli più semplici è di circa un'ora.

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Motore fai da te

Per realizzare in motore di Stirling in maniera semplice ed economica dobbiamo fissare su una tavola la prima lattina vuota, in verticale, con l'apertura sul lato superiore e praticare un foro alla base per il ricircolo. Con la plastilina fissiamo in maniera stagna una cannuccia al foro, in modo tale che l'aria raffreddata nel serbatoio superiore abbia una via preferenziale per scendere. La seconda cannuccia va infilata nel foro superiore e bloccata sempre con la plastilina. Specularmente si deve forare nei pressi del fondo la seconda lattina, e fissarvi la cannuccia di salita, quella di discesa va infilata nel buco di apertura della lattina e questo va reso a tenuta stagna. La seconda lattina, messa a testa in giù forma la camera di raffreddamento. Sul fondo di questa che si troverà in alto nel montaggio va praticato un foro che permette all'aria espansa di esercitare pressione. Su questo lato della lattina va steso il palloncino che forma la membrana di trasduzione che si espande e contrae al variare della pressione. La lattina in basso deve essere fissata su un foglio di cartoncino nero che permette al serbatoio di scaldarsi quando esposto al sole. Il serbatoio di raffreddamento, quello in alto, invece va avvolto nella carta e nella stagnola, per isolarlo rispetto all'ambiente e permettere il raffreddamento. Il motore va quindi esposto al sole, possibilmente con la parte in alto in ombra per un maggiore gradiente termico. La membrana entro breve inizierà a respirare leggermente. Questo è il nucleo funzionale del motore. Da qua sta a noi convertire il moto da pulsante a rotativo usando magari un sistema fatto con le costruzioni. Si tratta solo di un modellino didattico da assemblare in una mezz'ora, ma che spiega bene il funzionamento di questo tipo di motore.

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Consigli

Non dimenticare mai:
  • Per ottenere risultati più interessanti aggiungere un meccanismo a camma fatto con le costruzioni
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