Hidrogenul lichid are anumite avantaje în depozitare și transport. Comparativ cu hidrogenul, hidrogenul lichid (LH2) are o densitate mai mare și necesită o presiune mai mică pentru depozitare. Cu toate acestea, hidrogenul trebuie să aibă o temperatură de -253°C pentru a deveni lichid, ceea ce înseamnă că este destul de dificil de procesat. Temperaturile extrem de scăzute și riscurile de inflamabilitate fac din hidrogenul lichid un mediu periculos. Din acest motiv, măsurile stricte de siguranță și fiabilitatea ridicată sunt cerințe fără compromisuri atunci când se proiectează valve pentru aplicațiile relevante.
De Fadila Khelfaoui, Frédéric Blanquet
Valvă Velan (Velan)
Aplicații ale hidrogenului lichid (LH2).
În prezent, hidrogenul lichid este utilizat și se încearcă utilizarea sa în diverse ocazii speciale. În industria aerospațială, poate fi utilizat drept combustibil pentru lansarea rachetelor și poate genera, de asemenea, unde de șoc în tunelurile aerodinamice transonice. Susținut de „știința generală”, hidrogenul lichid a devenit un material cheie în sistemele supraconductoare, acceleratoarele de particule și dispozitivele de fuziune nucleară. Pe măsură ce dorința oamenilor pentru o dezvoltare durabilă crește, hidrogenul lichid a fost utilizat drept combustibil de tot mai multe camioane și nave în ultimii ani. În scenariile de aplicare de mai sus, importanța supapelor este foarte evidentă. Funcționarea sigură și fiabilă a supapelor este o parte integrantă a ecosistemului lanțului de aprovizionare cu hidrogen lichid (producție, transport, depozitare și distribuție). Operațiunile legate de hidrogenul lichid sunt dificile. Cu peste 30 de ani de experiență practică și expertiză în domeniul supapelor de înaltă performanță până la -272°C, Velan este implicată în diverse proiecte inovatoare de mult timp și este clar că a câștigat provocările tehnice ale serviciului de hidrogen lichid datorită forței sale.
Provocări în faza de proiectare
Presiunea, temperatura și concentrația de hidrogen sunt factori majori examinați în evaluarea riscurilor de proiectare a unei supape. Pentru a optimiza performanța supapei, designul și selecția materialelor joacă un rol decisiv. Supapele utilizate în aplicații cu hidrogen lichid se confruntă cu provocări suplimentare, inclusiv efectele adverse ale hidrogenului asupra metalelor. La temperaturi foarte scăzute, materialele supapelor nu trebuie doar să reziste atacului moleculelor de hidrogen (unele dintre mecanismele de deteriorare asociate sunt încă dezbătute în mediul academic), ci trebuie și să mențină o funcționare normală pentru o perioadă lungă de timp pe parcursul ciclului lor de viață. Având în vedere nivelul actual de dezvoltare tehnologică, industria are cunoștințe limitate despre aplicabilitatea materialelor nemetalice în aplicațiile cu hidrogen. Atunci când se alege un material de etanșare, este necesar să se țină cont de acest factor. Etanșarea eficientă este, de asemenea, un criteriu cheie de performanță a proiectării. Există o diferență de temperatură de aproape 300°C între hidrogenul lichid și temperatura ambiantă (temperatura camerei), rezultând un gradient de temperatură. Fiecare componentă a supapei va suferi grade diferite de dilatare și contracție termică. Această discrepanță poate duce la scurgeri periculoase ale suprafețelor de etanșare critice. Etanșeitatea tijei supapei este, de asemenea, în centrul atenției proiectării. Trecerea de la rece la cald creează un flux de căldură. Părțile fierbinți din zona cavității capacului pot îngheța, ceea ce poate perturba performanța de etanșare a tijei și poate afecta operabilitatea valvei. În plus, temperatura extrem de scăzută de -253°C înseamnă că este necesară cea mai bună tehnologie de izolație pentru a se asigura că valva poate menține hidrogenul lichid la această temperatură, minimizând în același timp pierderile cauzate de fierbere. Atâta timp cât există transfer de căldură către hidrogenul lichid, acesta se va evapora și va avea scurgeri. Nu numai atât, condensarea oxigenului are loc la punctul de rupere al izolației. Odată ce oxigenul intră în contact cu hidrogenul sau alți combustibili, riscul de incendiu crește. Prin urmare, având în vedere riscul de incendiu cu care se pot confrunta valvele, acestea trebuie proiectate având în vedere materialele antiexplozie, precum și actuatoarele, instrumentația și cablurile rezistente la foc, toate cu cele mai stricte certificări. Acest lucru asigură funcționarea corectă a valvei în caz de incendiu. Presiunea crescută este, de asemenea, un risc potențial care poate face valvele inoperabile. Dacă hidrogenul lichid este prins în cavitatea corpului valvei și transferul de căldură și evaporarea hidrogenului lichid au loc în același timp, aceasta va provoca o creștere a presiunii. Dacă există o diferență mare de presiune, apare cavitația (cavitația)/zgomotul. Aceste fenomene pot duce la sfârșitul prematur al duratei de viață a valvei și chiar pot suferi pierderi uriașe din cauza defectelor de proces. Indiferent de condițiile specifice de funcționare, dacă factorii de mai sus pot fi pe deplin luați în considerare și se pot lua contramăsuri corespunzătoare în procesul de proiectare, se poate asigura funcționarea sigură și fiabilă a valvei. În plus, există provocări de proiectare legate de problemele de mediu, cum ar fi scurgerile fugitive. Hidrogenul este unic: molecule mici, incolor, inodor și exploziv. Aceste caracteristici determină necesitatea absolută a zero scurgeri.
La stația de lichefiere a hidrogenului de pe coasta de vest de nord a Las Vegasului,
Inginerii de la Wieland Valve oferă servicii tehnice
Soluții de valve
Indiferent de funcția și tipul specific, valvele pentru toate aplicațiile de hidrogen lichid trebuie să îndeplinească anumite cerințe comune. Aceste cerințe includ: materialul piesei structurale trebuie să asigure menținerea integrității structurale la temperaturi extrem de scăzute; Toate materialele trebuie să aibă proprietăți naturale de siguranță la foc. Din același motiv, elementele de etanșare și garnitura valvelor de hidrogen lichid trebuie să îndeplinească, de asemenea, cerințele de bază menționate mai sus. Oțelul inoxidabil austenitic este un material ideal pentru valvele de hidrogen lichid. Are o rezistență excelentă la impact, pierderi minime de căldură și poate rezista la gradienți mari de temperatură. Există și alte materiale care sunt, de asemenea, potrivite pentru condițiile de hidrogen lichid, dar sunt limitate la condiții specifice de proces. Pe lângă alegerea materialelor, nu trebuie trecute cu vederea unele detalii de proiectare, cum ar fi extinderea tijei valvei și utilizarea unei coloane de aer pentru a proteja garnitura de etanșare de temperaturi extrem de scăzute. În plus, extinderea tijei valvei poate fi echipată cu un inel de izolație pentru a evita condensul. Proiectarea valvelor în funcție de condițiile specifice de aplicare ajută la oferirea de soluții mai rezonabile la diferite provocări tehnice. Vellan oferă valve fluture în două modele diferite: valve fluture cu scaun metalic dublu excentric și triplu excentric. Ambele modele au capacitate de curgere bidirecțională. Prin proiectarea formei discului și a traiectoriei de rotație, se poate obține o etanșare etanșă. Nu există nicio cavitate în corpul supapei unde să nu existe mediu rezidual. În cazul supapei fluture dublu excentrice Velan, aceasta adoptă designul de rotație excentrică a discului, combinat cu sistemul distinctiv de etanșare VELFLEX, pentru a obține performanțe excelente de etanșare a supapei. Acest design patentat poate rezista chiar și la fluctuații mari de temperatură în supapă. Discul triplu excentric TORQSEAL are, de asemenea, o traiectorie de rotație special concepută, care ajută la asigurarea faptului că suprafața de etanșare a discului atinge scaunul doar în momentul atingerii poziției închise a supapei și nu se zgârie. Prin urmare, cuplul de închidere al supapei poate acționa discul pentru a obține o așezare flexibilă și poate produce un efect de pană suficient în poziția închisă a supapei, făcând în același timp ca discul să intre în contact uniform cu întreaga circumferință a suprafeței de etanșare a scaunului. Flexibilitatea scaunului supapei permite corpului supapei și discului să aibă o funcție de „autoreglare”, evitând astfel blocarea discului în timpul fluctuațiilor de temperatură. Arborele supapei din oțel inoxidabil ranforsat este capabil de cicluri de funcționare ridicate și funcționează fără probleme la temperaturi foarte scăzute. Designul dublu excentric VELFLEX permite ca supapa să fie întreținută online rapid și ușor. Datorită carcasei laterale, scaunul și discul pot fi inspectate sau reparate direct, fără a fi nevoie de demontarea actuatorului sau de unelte speciale.
Tianjin Tanggu Water-Seal Valve Co.,ltdsusțin valve cu scaun elastic cu tehnologie avansată, inclusiv valve cu scaun elasticvalvă fluture tip wafer, Valvă fluture cu borne de prindere, Valvă fluture concentrică cu flanșă dublă, Vană fluture excentrică cu flanșă dublă,filtru în Y, supapă de echilibrare,Supapă de sens invers cu placă dublă tip wafer, etc.
Data publicării: 11 august 2023
