Introduzione

Una macchina termica volumetrica,  operante secondo ciclo Stirling, basata su un’architettura rotativa a palette mobili scorrevoli radialmente, in cui la variazione dei volumi degli spazi di lavoro è realizzata in modo arbitrario conformando opportunamente almeno una camera statorica. L’invenzione è, inoltre, relativa a un metodo di utilizzo di tale macchina.

Caratteristiche Tecniche

La macchina proposta permette di migliorare le prestazioni del ciclo reale in termini di lavoro specifico e rendimento rispetto alle macchine a ciclo Stirling di tipo noto. In particolare, la sua architettura non pone vincoli di carattere progettuale alla scelta della legge di variazione dei volumi, con la possibilità di approssimare con precisione la legge prevista dal ciclo Stirling ideale e, più in generale, permettendo un’ottimizzazione della stessa sulla base delle caratteristiche della macchina reale. Inoltre, la configurazione proposta prevede la contemporanea evoluzione di più cicli termodinamici all’interno della macchina, permettendo di aumentarne la compattezza. In questo modo, la fase di rigenerazione può essere effettuata scambiando direttamente calore tra due cicli che svolgono contemporaneamente la fase di raffreddamento isocoro e di riscaldamento isocoro. Inoltre, diverse soluzioni tecniche sono introdotte per incrementare l’efficienza dello scambio termico durante le fasi di espansione e compressione.  Infine, la macchina può operare con una miscela bifase con fase liquida dispersa, in modo da sfruttare la transizione di fase per elevare il lavoro del ciclo.

Possibili Applicazioni

• Produzione di energia meccanica da fonti di calore  convenzionali (combustibili fossili);
• Produzione di energia meccanica da fonti rinnovabili (biomasse o energia solare);
• Recupero termico di energia di scarto (gas di scarico o liquido di raffreddamento nei motori a combustione interna, flussi di gas caldi in processi industriali);
• Macchina operatrice per applicazioni come pompa di calore o refrigeratore.

Vantaggi

• Maggiore compattezza;
• Più alta potenza specifica e un migliore rendimento  rispetto alle macchine a ciclo Stirling di tipo noto;
• Possibilità di impiegare come fluido di lavoro una miscela bifase permette di operare con sorgenti di calore a bassa temperatura.