Cryogenic dælur eru sérhæfðar dælur sem eru hannaðar til að meðhöndla vökva við mjög lágt hitastig. Þau eru notuð í ýmsum forritum eins og orkugeymslu, rafeindaframleiðslu og vísindarannsóknum. Vinnureglan og virkni frostdælna er mismunandi eftir gerð og hönnun, en þær fylgja almennt sömu grundvallarreglum.
Cryogenic dæla er vélrænt tæki sem er kælt niður í mjög lágt hitastig með því að nota kryogen eins og fljótandi köfnunarefni, fljótandi helíum eða fljótandi vetni. Rekstur dælunnar byggir á uppgufunarreglunni, þar sem krýógenið gleypir varma frá umhverfi sínu og gufar upp. Þetta uppgufunarferli gerir dælunni kleift að búa til lofttæmi sem getur dregið inn og þjappað saman frostgasinu eða vökvanum sem verið er að nota.
Hægt er að skipta starfsemi frostdælu í tvö meginþrep: þéttingarstigið og uppgufunarstigið.
Þéttingarstig: Á þessu stigi er frostdælan kæld niður í mjög lágt hitastig með því að nota kryogenið. Kælingarferlið veldur því að gasið eða vökvinn sem verið er að þjappa saman þéttist í fljótandi ástand. Innri íhlutir dælunnar eru hannaðir til að standast mjög lágt hitastig og viðhalda stöðugri hitadreifingu.
Uppgufunarstig: Þegar tilætluðum þrýstingi er náð, skiptir frostdælan yfir í uppgufunarstigið. Á þessu stigi gleypir króógenið inni í dælunni hita frá umhverfi sínu og gufar upp. Þetta uppgufunarferli skapar lofttæmi sem dregur í sig þjappað gas eða vökva sem notaður er. Tómarúmið sem myndast við uppgufunina er notað til að draga inn frostgasið eða vökvann frá veitugjafanum og þjappa því inn í hólf dælunnar.
Þjappað frostgasið eða vökvinn er síðan afhentur á viðkomandi áfangastað, svo sem geymslutank eða vinnslukerfi. Uppgufunarferlið hjálpar einnig til við að kæla gasið eða vökvann sem verið er að nota, sem heldur hitastigi meðan á þjöppunarferlinu stendur.
Skilvirkni og afköst frostdælna eru mjög háð hönnun og efnum sem notuð eru við smíði hennar. Dælurnar verða að þola mjög lágan hita og viðhalda stöðugri hitadreifingu til að tryggja skilvirkan rekstur. Að auki þurfa frostdælur stöðugt framboð af kryógen til að viðhalda kæligetu sinni og forðast hitainnkomu.
Að lokum eru frostdælur sérhæfð vélræn tæki sem eru hönnuð til að meðhöndla vökva við mjög lágt hitastig. Þeir starfa á grundvelli meginreglna um þéttingu og uppgufun til að þjappa saman og afhenda frystivaldandi lofttegundir eða vökva til ýmissa nota. Hönnunin og efnin sem notuð eru við smíði þeirra gegna mikilvægu hlutverki í frammistöðu þeirra og skilvirkni.
