L’hidrogen líquid té certs avantatges en l’emmagatzematge i el transport. En comparació amb l’hidrogen, l’hidrogen líquid (LH2) té una densitat més alta i requereix una pressió inferior per a l’emmagatzematge. Tot i això, l’hidrogen ha de ser -253 ° C per convertir -se en líquid, cosa que significa que és força difícil. Les temperatures extremes baixes i els riscos de inflamabilitat fan que l’hidrogen líquid sigui un medi perillós. Per aquest motiu, les mesures estrictes de seguretat i l’alta fiabilitat són requisits poc compromesos a l’hora de dissenyar vàlvules per a les aplicacions pertinents.
De Fadila Khelfaoui, Frédéric Blanquet
Velan Valve (Velan)
Aplicacions d’hidrogen líquid (LH2).
Actualment, s’utilitza l’hidrogen líquid i s’intenta utilitzar en diverses ocasions especials. En aeroespacial, es pot utilitzar com a combustible de llançament de coets i també pot generar ones de xoc en els túnels de vent transonic. Amb el suport de la “gran ciència”, l’hidrogen líquid s’ha convertit en un material clau en els sistemes de superconducció, els acceleradors de partícules i els dispositius de fusió nuclear. A mesura que creix el desig de desenvolupament sostenible de les persones, els últims anys han utilitzat hidrogen líquid com a combustible en combustible i en vaixells. En els escenaris d’aplicació anteriors, la importància de les vàlvules és molt evident. El funcionament segur i fiable de les vàlvules és una part integral de l’ecosistema de la cadena de subministrament d’hidrogen líquid (producció, transport, emmagatzematge i distribució). Les operacions relacionades amb l’hidrogen líquid són difícils. Amb més de 30 anys d'experiència pràctica i d'experiència en el camp de les vàlvules d'alt rendiment fins a -272 ° C, Velan ha participat en diversos projectes innovadors durant molt de temps, i és clar que ha guanyat els reptes tècnics del servei d'hidrogen líquid amb la seva força.
Reptes en la fase de disseny
La pressió, la temperatura i la concentració d’hidrogen són tots els factors principals examinats en una avaluació del risc de disseny de vàlvules. Per optimitzar el rendiment de les vàlvules, el disseny i la selecció de materials tenen un paper decisiu. Les vàlvules utilitzades en aplicacions d’hidrogen líquid s’enfronten a reptes addicionals, inclosos els efectes adversos de l’hidrogen sobre els metalls. A temperatures molt baixes, els materials de la vàlvula no només han de suportar l’atac de molècules d’hidrogen (alguns dels mecanismes de deteriorament associats encara es debaten a l’àmbit acadèmic), sinó que també han de mantenir el funcionament normal durant molt de temps durant el seu cicle de vida. Pel que fa al nivell actual de desenvolupament tecnològic, la indústria té un coneixement limitat de l’aplicabilitat de materials no metàl·lics en aplicacions d’hidrogen. Quan escolliu un material de segellat, cal tenir en compte aquest factor. El segellat efectiu també és un criteri de rendiment de disseny clau. Hi ha una diferència de temperatura de gairebé 300 ° C entre l’hidrogen líquid i la temperatura ambient (temperatura ambient), donant lloc a un gradient de temperatura. Cada component de la vàlvula experimentarà diferents graus d’expansió i contracció tèrmica. Aquesta discrepància pot comportar una fuga perillosa de superfícies de segellat crítiques. La tensió de segellat de la tija de la vàlvula també és el focus del disseny. La transició de fred a calent crea un flux de calor. Les parts calentes de la zona de la cavitat del capó poden congelar -se, cosa que pot alterar el rendiment de segellat de la tija i afectar l'operació de les vàlvules. A més, la temperatura extremadament baixa de -253 ° C significa que la millor tecnologia d’aïllament és necessària per assegurar -se que la vàlvula pot mantenir l’hidrogen líquid a aquesta temperatura alhora que minimitzen les pèrdues causades per l’ebullició. Sempre que es transfereixi calor a l’hidrogen líquid, s’evaporarà i es filtrarà. No només això, la condensació d’oxigen es produeix al punt de ruptura de l’aïllament. Una vegada que l’oxigen entra en contacte amb l’hidrogen o altres combustibles, augmenta el risc d’incendi. Per tant, tenint en compte el risc d’incendi que poden afrontar les vàlvules, les vàlvules s’han de dissenyar tenint en compte materials a prova d’explosió, així com actuadors, instrumentació i cables resistents al foc, tots amb les certificacions més estrictes. D’aquesta manera es garanteix que la vàlvula funciona correctament en cas d’incendi. L’augment de la pressió també és un risc potencial que pot fer que les vàlvules siguin inoperables. Si l’hidrogen líquid queda atrapat a la cavitat del cos de la vàlvula i la transferència de calor i l’evaporació d’hidrogen líquid es produeixen al mateix temps, provocarà un augment de la pressió. Si hi ha una gran diferència de pressió, es produeix cavitació (cavitació)/soroll. Aquests fenòmens poden comportar el final prematur de la vida útil de la vàlvula, i fins i tot pateixen grans pèrdues a causa dels defectes del procés. Independentment de les condicions de funcionament específiques, si es poden considerar completament els factors anteriors i es poden adoptar contrmesos corresponents en el procés de disseny, pot assegurar el funcionament segur i fiable de la vàlvula. A més, hi ha reptes de disseny relacionats amb problemes mediambientals, com ara fuites fugitives. L’hidrogen és únic: molècules petites, incolors, inodores i explosives. Aquestes característiques determinen la necessitat absoluta de fuites zero.
A l'estació de liquidació d'hidrogen de la Costa Oest del Nord de Las Vegas,
Els enginyers de la vàlvula de Wieland proporcionen serveis tècnics
Solucions de vàlvules
Independentment de la funció i el tipus específics, les vàlvules per a totes les aplicacions d’hidrogen líquid han de complir alguns requisits comuns. Aquests requisits inclouen: El material de la part estructural ha de garantir que la integritat estructural es mantingui a temperatures extremadament baixes; Tots els materials han de tenir propietats naturals de seguretat contra incendis. Per la mateixa raó, els elements de segellat i l’embalatge de vàlvules d’hidrogen líquid també han de complir els requisits bàsics esmentats anteriorment. L’acer inoxidable austenític és un material ideal per a vàlvules d’hidrogen líquids. Té una excel·lent força d’impacte, una pèrdua de calor mínima i pot suportar els gradients de grans temperatures. Hi ha altres materials que també són adequats per a condicions d’hidrogen líquid, però que es limiten a condicions específiques del procés. A més de l’elecció dels materials, no s’han de passar per alt alguns detalls del disseny, com ara ampliar la tija de la vàlvula i utilitzar una columna d’aire per protegir l’embalatge de segellat de temperatures extremes baixes. A més, l’extensió de la tija de la vàlvula es pot equipar amb un anell d’aïllament per evitar la condensació. El disseny de vàlvules segons les condicions específiques d’aplicació ajuda a donar solucions més raonables a diferents reptes tècnics. VELLAN ofereix vàlvules de papallona en dos dissenys diferents: vàlvules de papallona de seient metàl·lica excèntrica i triple excèntrica. Els dos dissenys tenen capacitat de flux bidireccional. En dissenyar la forma del disc i la trajectòria de rotació, es pot aconseguir un segell ajustat. No hi ha cap cavitat al cos de la vàlvula on no hi ha cap medi residual. En el cas de la vàlvula de papallona excèntrica Velan, adopta el disseny de rotació excèntrica del disc, combinat amb el distintiu sistema de segellat Velflex, per aconseguir un excel·lent rendiment de segellat de vàlvules. Aquest disseny patentat pot suportar fins i tot fluctuacions de temperatura grans a la vàlvula. El Torqseal Triple excèntric disc també té una trajectòria de rotació especialment dissenyada que ajuda a garantir que la superfície de segellat del disc només toqui el seient en el moment d’arribar a la posició de la vàlvula tancada i no es rasca. Per tant, el parell de tancament de la vàlvula pot conduir el disc per aconseguir seients conformes i produir un efecte de falca suficient en la posició de la vàlvula tancada, mentre que el disc es posa en contacte uniformement amb tota la circumferència de la superfície de segellat del seient. El compliment del seient de la vàlvula permet que el cos i el disc de la vàlvula tinguin una funció de “auto-ajustament”, evitant així la convulsió del disc durant les fluctuacions de la temperatura. L’eix de la vàlvula d’acer inoxidable reforçat és capaç de cicles de gran funcionament i funciona suaument a temperatures molt baixes. El disseny excèntric doble de Velflex permet que la vàlvula es faci servir en línia de manera ràpida i senzilla. Gràcies a l’allotjament lateral, es pot inspeccionar o ser servit directament el seient i el disc, sense necessitat de desmuntar l’actuador o les eines especials.
Tianjin Tanggu Water-Seal Valve Co., Ltddonen suport a les vàlvules de resistència a la tecnologia molt avançades, incloses les resistències assegudesVàlvula de papallona hòstia, Vàlvula de papallona de Lug, Vàlvula de papallona concèntrica de doble brida, Vàlvula de papallona excèntrica de doble brida,Y-STRAINER, vàlvula equilibradora,Vàlvula de comprovació de la placa dual de la gerna, etc.
Hora de publicació: 11-2023 d'agost
