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Stirling Power System V160
Gli esemplari presenti in laboratorio sono stati prodotti dalla Stirling Power System di Ann Arbor,
Michigan, USA alla fine degli anni ottanta e presentano molte caratteristiche simili.
Entrambi i sistemi impiegano un motore Stirling in
configurazione alfa, bicilindrico a V di 90° a
semplice effetto, in cui si è adottato come fluido di
lavoro l’elio in quanto dotato di buone
caratteristiche fisiche.
Il motore è a combustione esterna con un bruciatore
a metano che scambia calore con il fluido di lavoro
tramite lo scambiatore caldo a fascio tubiero. Tra i
due cilindri sono presenti lo scambiatore caldo, il
rigeneratore e lo scambiatore freddo, il volume
spazzato da ogni pistone è di 160 cm
3
da cui deriva
la sigla V160. Lo scambiatore caldo rappresenta la
Fig. 0 Stirling V160
sorgente ad alta temperatura del ciclo che essendo
esterna è svincolata dalla macchina e può quindi
essere di qualsiasi tipo.
Il
rigeneratore
assorbe
e
restituisce
alternativamente calore al fluido di lavoro. Lo
scambiatore freddo che costituisce la sorgente a
bassa temperatura, è uno scambiatore a flusso
incrociato a fascio tubiero in cui i tubi sono lambiti
esternamente dall’acqua di raffreddamento, mentre
all’interno dei tubi fluisce il fluido di lavoro.
L’acqua di raffreddamento circola nel circuito
primario refrigerante del motore interfacciato con
un circuito secondario di refrigerazione tramite uno
scambiatore acqua/acqua che simula una utenza
termica nell’ottica cogenerativa del sistema. Il
sistema di governo del motore agisce sia sulla
pressione del fluido di lavoro sia sulla portata di
aria della soffiante. Un compressore posto sul
pistone lato freddo permette il ricarico del fluido di
lavoro nella bombola di servizio.
Fig. 2 Unità SPS V 160 Mod E DMA
Di seguito sono riportate le principali caratteristiche del motore fornite dal costruttore:
Ridotto rumore e vibrazioni
Adattabilità a tutti i combustibili
Minima emissione allo scarico
Basso consumo di olio lubrificante
Lunga autonomia (>5000 ore)
Potenza fino a 15 kW @ 3600 rpm
Peso 100 kg
Fig. 3 Schema del motore presente presso il laboratorio del DMA
Dettagli tecnici:
Fluido di lavoro
elio
Massima pressione media di lavoro
15 Mpa
Massima temperatura del fluido di lavoro
675°C
Massima temperatura del fluido di raffreddamento
90° C
Regime di rotazione
1500 rpm
Volume spazzato da ogni pistone
159.7 cm
3
Volume bombola elio
5.5 l
Pressione massima bombola elio
25 MPa
Pressione minima ammessa bombola elio
2.5 MPa
Capacità circuito lubrificante (sae15W50)
1.7 kg
Capacità circuito refrigerante primario
4.12 l
Portata pompa circuito primario
1.95 m
3
/h
Tensione circuito ausiliari
110V 50Hz
Tensione generatore
380V 50Hz
Il gruppo è attualmente monitorato nelle sue caratteristiche cogenerative tramite due contatori:
Ducati mach30 per la parte elettrica
Camical 2 per la parte termica
Fig. 5 Visione del combustore e fuso di fiamma.
Fig. 4 Blocco cilindri del motore.
In primo piano il pistone di espansione caldo.
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