nieuws

Pomp voor verplaatsing van superkritische vloeistoffen

bouwbreed Premium

Geschikt voor onder meer waterzuiveringen noemt onderzoeker J. Pawliszyn van de universiteit van het Canadese Waterloo zijn pomp voor superkritische vloeistoffen. Onder die categorie valt bijvoorbeeld vloeibare koolstofdioxide. Het verpompen daarvan levert aanmerkelijke technische problemen op. Daarbij vergt de aanschaf van dergelijke speciale pompen een forse investering. Mede door het ontbreken van bewegende delen valt het ‘systeem Waterloo’ beduidend goedkoper uit.

Pompen die superkritische vloeistoffen verplaatsen, werken met een soort injectiespuit, membranen of zuigers. Al deze voorzieningen maken veel lawaai en zijn duur, omdat hun constructie hoge drukken moet weerstaan. Als gevolg van die hoge druk ontstaan vaak lekken die de efficiëntie van de pomp verminderen. Membraan- en zuigerpompen verplaatsen de vloeistof stapsgewijs; de ‘injectiepomp’ kan alleen kleine hoeveelheden verwerken. Ook de temperatuur speelt een belangrijke rol. Superkritische vloeistoffen hebben een beduidend lagere viscositeit dan andere vloeistoffen. Wanneer de temperatuur van de pomp boven de kritische temperatuur van de vloeistof komt, begint de pomp te lekken. Een niet erg eenvoudige koeling houdt de temperatuur van de pomp beneden de kritische waarde. Lekkages verergeren bij hoge drukken, omdat conventionele pompen bij een druk boven 10.000 psi niet meer efficiënt werken.

Temperatuur

De groep rond onderzoeker Pawliszyn wist deze nadelen te omzeilen met een nieuw ontwikkelde ‘superkritische’ pomp. De bijbehorende technologie brengt door middel van een oplopende temperatuur twee vaten uit bijvoorbeeld roestvast staal onder hoge druk. Vloeistof zet uit zodra de temperatuur stijgt. Zo ontstaat druk die de vloeistof verplaatst. De twee vaten zijn parallel verbonden en beschikken elk over een in- en uitlaat. De inlaat is verbonden met een drukleiding die de vloeistof aanvoert; de uitlaat met een extractievat en een eventuele doorstroombegrenzer. Door de parallelle schakeling kunnen de drukvaten afzonderlijk worden verhit en gekoeld. Koeling trekt de vloeistof in het ene vat en verhitting verhoogt de druk in het andere.

Bij de juiste druk wordt de uitlaat van het eerste vat gelijktijdig geopend met de inlaat van het tweede, zodat het ene leeg en het andere volloopt. Zo ontstaat een doorlopende stroom superkritische vloeistof. Elektronica controleert de temperatuur en schakelt aan de hand van de ingestelde druk een verwarmingselement. Bij een bepaalde druk wordt het vat geleegd en de elektriciteit uitgeschakeld, zodat het vat tot de ingestelde waarde afkoelt en weer vloeistof kan opnemen. Vergeleken met de gangbare pomptechnieken is de ‘Waterloo-pomp’ goedkoop, eenvoudig en stil. Het systeem maakt buiten de ventielen geen gebruik van bewegende delen zodat slijt tot een minimum beperkt blijft.

Reageer op dit artikel