משאבות נוזל קריוגניות (המכוניות משאבות קריוגניות) הן משאבות מיוחדות המשמשות להובלת נוזלים קריוגניים (כגון חמצן נוזלי, חנקן נוזלי, ארגון נוזלי, פחמימנים נוזליים וגז טבעי נוזלי) בנפט, הפרדת אוויר ומפעלים כימיים. בהפרדת אוויר, הוא משמש בעיקר להובלת מוצרים נוזליים, כגון משאבת חמצן נוזלי, משאבת חנקן נוזלי ומשאבת ארגון נוזלי ומשאבות מוצרים אחרות.
משאבות תהליך מותקנות גם בתהליך הפרדת האוויר, למשל: משאבת זרימת חמצן נוזלי במערכת הקירור הראשית חסינת פיצוץ; כאשר המגדל העליון והתחתון מופרדים, החמצן הנוזלי בתחתית המגדל העליון נשלח למאייד העיבוי הראשי בראש המגדל התחתון; עמודת הארגון הגולמי מחולקת לטור ארגון גולמי I ולעמודת ארגון גולמי II, ומשאבת ארגון נוזלי מסודרת בין שני העמודות.
על פי עקרונות עבודה שונים, משאבות קריו מחולקות בעיקר לשני סוגים: הדדיות וצנטריפוגליות.
תכונות משאבת נוזל קריוגנית
מטרתו להעביר נוזלים קריוגניים ממקומות בלחץ נמוך למקומות בלחץ גבוה. עם התפתחות טכנולוגיית הפרדת האוויר, נעשה שימוש נרחב ופותח בנוזלים קריוגניים. תפקידו היחיד במפעל הפרדת האוויר הוא: למחזור נוזלים; או לחלץ נוזל ממיכל האחסון וללחוץ אותו לתוך הוופורייזר, ולאחר מכן לשלוח אותו למשתמש לאחר האידוי.
כיצד פועלות משאבות נוזל קריוגניות
עקרון העבודה של משאבת נוזל קריוגני צנטריפוגלי זהה לזה של משאבת מים צנטריפוגלית. משאבות צנטריפוגליות מסתמכות על האימפלר המסתובב כדי לבצע עבודה על הנוזל ולהעביר את האנרגיה המכנית של המניע הראשי לנוזל. כאשר המשאבה מתמלאת בנוזל, עקב הסיבוב המהיר של האימפלר, הנוזל יוצר כוח צנטריפוגלי תחת פעולת האימפלר, מה שמניע את הנוזל להגדיל את אנרגיית הלחץ ומהירות האנרגיה בתהליך הזרימה מהאימפלר. כניסת האימפלר לשקע, ולאחר מכן מוגברת המהירות בתא המפזר. ניתן להמיר אותו עוד יותר לאנרגיית לחץ ואז פלט.
תקציר: עקרון העבודה של המשאבה הצנטריפוגלית הוא: כאשר המשאבה הצנטריפוגלית פועלת, הנוזל נשאב למשאבה באופן רציף על ידי הפרש הלחץ בתוך ומחוץ למשאבה, והנוזל מקבל אנרגיה קינטית על ידי סיבוב מהיר של האימפלר; האנרגיה הקינטית של הנוזל מומרת לאנרגיית לחץ.
עקרון העבודה של המשאבה ההדדית דומה לזה של המדחס ההדדי, והוא מדחס בעל תזוזה חיובית. הוא משתמש בבוכנה (בוכנה) כדי להסתובב בתא העבודה של גליל הנוזל, כך שנפח תא העבודה משתנה מעת לעת כדי לממש את כל התהליך של יניקה-דחיסה-פריקה.
כאשר הבוכנה (בוכנה) זזה ימינה, נפח גליל המשאבה גדל והלחץ יורד בהתאם. כאשר לחץ הנוזל בצינור הכניסה גדול מהלחץ בגליל המשאבה, שסתום היניקה נפתח והנוזל זורם לתוך גליל המשאבה. כאשר הארכובה מסתובב 180 מעלות, כאשר הבוכנה (הבוכנה) זזה שמאלה, נפח גליל המשאבה יורד. מכיוון שהנוזל הוא נוזל שאינו ניתן לדחיסה, הלחץ יעלה במהירות. כאשר הלחץ עולה לפתיחת נוזל הפריקה, הלחץ הגבוה הנוזל יוצא דרך שסתום הפריקה, שהוא מחזור עבודה של משאבת הנוזל ההולך.
ניתן לראות שזרימת המשאבה ההדדית פועמת ולא רציפה. מספר הפעימות נקבע על פי מהירות הסיבוב. לחץ הפריקה של המשאבה ההדדית נקבע על פי מאפייני הצינור, מכיוון שניתן לפתוח את שסתום הפריקה רק כאשר לחץ הנוזל בגליל המשאבה גבוה מהלחץ של צינור הפריקה. בשל כך, כל עוד כוח המנוע מספיק ולמשאבה ביצועי איטום טובים, לחץ הפריקה של המשאבה ההדדית יכול לעמוד בדרישות הלחץ של רשתות צינורות שונות בלחץ נמוך, בינוני וגבוה.
תכונות משאבת נוזל קריוגנית
בשונה ממשאבות למטרות כלליות, משאבות קריו צריכות לשמור על טמפרטורה נמוכה במהלך אספקת הנוזל כדי למזער אובדן קור, אחרת משאבות קריו לא יעבדו עקב אידוי הנוזל. עקב עבודה בתנאי טמפרטורה נמוכה, החומר, המבנה, הפעולה וההתקנה של המשאבה שונים ממשאבות כלליות.
סיווג משאבת נוזל קריוגנית
משאבות נוזל קריוגניות הן מכונות המשמשות להובלת נוזלים קריוגניים ולהגברת הלחץ שלהם. על פי עקרון הפעולה, ניתן לחלק משאבות קריו לשתי קטגוריות: סוג שבשבת וסוג הדדי. סוג השבשבת כולל זרימה צנטריפוגלית, מעורבת וזרימה צירית. לסוג ההדדי יש סוג בוכנה וסוג בוכנה.
משאבות צנטריפוגליות הן הסוג הנפוץ ביותר של סוג שבשבת. לצנטריפוגל יש נקודות חד-שלביות ורב-שלביות. משאבת הבוכנה היא הנפוצה ביותר בשימוש בסוג ההדדי, והיא מחולקת לשורה אחת ורב-שורה.
משאבות קריו צנטריפוגליות משמשות בעיקר להובלה בלחץ נמוך ובינוני. משאבות קריו עמודות משמשות במערכות עם לחץ גבוה וזרימה נמוכה.