Kvapalný vodík má určité výhody v skladovaní a preprave. V porovnaní s vodíkom má kvapalný vodík (LH2) vyššiu hustotu a vyžaduje si nižší tlak na skladovanie. Vodík však musí byť -253 ° C, aby sa stal kvapalinou, čo znamená, že je dosť ťažké. Extrémne nízke teploty a riziká horľavosti robia z tekutého vodíka nebezpečné médium. Z tohto dôvodu sú prísne bezpečnostné opatrenia a vysoká spoľahlivosť nekompromisné požiadavky pri navrhovaní ventilov pre príslušné aplikácie.
Autor: Fadila Khelfaoui, Frédéric Blanquet
Velan ventil (Velan)
Aplikácie kvapalného vodíka (LH2).
V súčasnosti sa používa kvapalný vodík a snaží sa použiť v rôznych špeciálnych príležitostiach. V leteckom priestranstve sa dá použiť ako palivo na štart rakety a môže tiež vytvárať nárazové vlny v transonických veterných tuneloch. Kvapalný vodík, podporovaný „veľkou vedou“, sa stal kľúčovým materiálom v supravodivých systémoch, urýchľovačoch častíc a jadrových fúznych zariadeniach. S rastúcou túžbou ľudí po trvalo udržateľnom rozvoji sa v posledných rokoch používa ako palivo viac a viac nákladných automobilov a lodí. Vo vyššie uvedených scenároch aplikácie je dôležitosť ventilov veľmi zrejmá. Bezpečná a spoľahlivá prevádzka ventilov je neoddeliteľnou súčasťou ekosystému dodávateľského reťazca kvapalného vodíka (výroba, preprava, skladovanie a distribúcia). Operácie týkajúce sa kvapalného vodíka sú náročné. Viac ako 30 rokov praktických skúseností a odborných znalostí v oblasti vysokovýkonných ventilov až po -272 ° C sa Velan už dlho podieľala do rôznych inovatívnych projektov a je zrejmé, že získal technické výzvy kvapalných vodíkových služieb so svojou silou.
Výzvy vo fáze návrhu
Tlak, teplota a koncentrácia vodíka sú všetky hlavné faktory skúmané pri hodnotení rizika návrhu ventilu. S cieľom optimalizovať výkonnosť ventilu zohráva dizajn a výber materiálu rozhodujúcu úlohu. Ventily používané v aplikáciách kvapalného vodíka čelia ďalším výzvam vrátane nepriaznivých účinkov vodíka na kovy. Pri veľmi nízkych teplotách musia materiály ventilu nielen odolať útoku molekúl vodíka (niektoré z pridružených mechanizmov zhoršovania sa stále diskutujú v akademickej obci), ale musia tiež udržiavať normálnu prevádzku po dlhú dobu počas svojho životného cyklu. Pokiaľ ide o súčasnú úroveň technologického rozvoja, priemysel má obmedzenú znalosť použiteľnosti nekovových materiálov v aplikáciách vodíka. Pri výbere tesniaceho materiálu je potrebné zohľadniť tento faktor. Efektívne tesnenie je tiež kľúčovým kritériom výkonu dizajnu. Medzi teplotou kvapalného vodíka a teplotou miestnosti) je teplotný rozdiel takmer 300 ° C (teplota miestnosti), čo vedie k teplotnému gradientu. Každá zložka ventilu podstúpi rôzne stupne tepelnej expanzie a kontrakcie. Tento rozdiel môže viesť k nebezpečnému úniku kritických tesniacich povrchov. Utesnenie tesnenia ventilového stonky je tiež zameraním dizajnu. Prechod z chladu na horúcu vytvára tok tepla. Horúce časti oblasti dutiny kapoty môžu zmraziť, čo môže narušiť výkon tesnenia kmeňov a ovplyvniť prevádzku ventilu. Okrem toho extrémna nízka teplota -253 ° C znamená, že najlepšia technológia izolácie je potrebná na zabezpečenie toho, aby ventil mohol pri tejto teplote udržiavať kvapalný vodík a zároveň minimalizovať straty spôsobené varom. Pokiaľ sa prenáša teplo na kvapalný vodík, odparí sa a netesne. Nielen to, ku kondenzácii kyslíka sa vyskytuje v bode zlomu izolácie. Akonáhle sa kyslík dostane do kontaktu s vodíkom alebo inými horľavami, zvyšuje sa riziko požiaru. Preto, vzhľadom na riziko požiaru, ktorým môžu ventily čeliť, musia byť ventily navrhnuté s ohľadom na materiály odolné voči výbuchu, ako aj s hasičskými ovládačmi, prístrojmi a káblami, všetky s najprísnejšími osvedčeniami. To zaisťuje, že ventil funguje správne v prípade požiaru. Zvýšený tlak je tiež potenciálnym rizikom, ktorý môže spôsobiť nefunkčné ventily. Ak je zachytený kvapalný vodík v dutine tela ventilu a prenosu tepla a odparenie kvapalného vodíka sa objaví súčasne, spôsobí zvýšenie tlaku. Ak existuje veľký tlakový rozdiel, dochádza k kavitácii (kavitácia)/hluku. Tieto javy môžu viesť k predčasnému koncu služobnej životnosti ventilu a dokonca utrpieť obrovské straty v dôsledku procesných defektov. Bez ohľadu na špecifické prevádzkové podmienky, ak sa dajú vyššie uvedené faktory plne zvážiť a zodpovedajúce protiopatrenia môžu byť prijaté v procese navrhovania, môže zabezpečiť bezpečnú a spoľahlivú činnosť ventilu. Okrem toho existujú výzvy týkajúce sa dizajnu súvisiacich s otázkami životného prostredia, ako je únik utečenca. Vodík je jedinečný: malé molekuly, bezfarebné, bez zápachu a výbušné. Tieto charakteristiky určujú absolútnu nevyhnutnosť nulového úniku.
Na stanici skvapalnenia vodíka v North Las Vegas West Coast,
Inžinieri spoločnosti Wieland Valve poskytujú technické služby
Roztoky
Bez ohľadu na špecifickú funkciu a typ musia ventily pre všetky aplikácie kvapalného vodíka spĺňať niektoré spoločné požiadavky. Tieto požiadavky zahŕňajú: materiál štrukturálnej časti musí zabezpečiť, aby sa štrukturálna integrita udržiavala pri extrémne nízkych teplotách; Všetky materiály musia mať prírodné vlastnosti požiarnej bezpečnosti. Z toho istého dôvodu musia utesnenie prvkov a balenie kvapalných vodíkových ventilov spĺňať aj vyššie uvedené základné požiadavky. Austenitická nehrdzavejúca oceľ je ideálnym materiálom pre kvapalné vodíkové ventily. Má vynikajúcu nárazovú pevnosť, minimálne tepelné straty a vydrží veľké teplotné gradienty. Existujú aj ďalšie materiály, ktoré sú tiež vhodné pre podmienky kvapalného vodíka, ale sú obmedzené na špecifické podmienky procesu. Okrem výberu materiálov by sa niektoré detaily konštrukcie nemali prehliadať, napríklad predĺženie stonky ventilu a používanie vzduchového stĺpca na ochranu tesnenia pred extrémnymi nízkymi teplotami. Okrem toho môže byť predĺženie ventilového stonky vybavené izolačným krúžkom, aby sa zabránilo kondenzácii. Navrhovanie ventilov podľa konkrétnych podmienok aplikácie pomáha poskytovať primeranejšie riešenia rôznych technických výziev. Vellan ponúka ventily motýľov v dvoch rôznych vzoroch: dvojité excentrické a trojité excentrické kovové sedadlá motýľov. Oba návrhy majú obojsmernú schopnosť toku. Navrhovaním tvaru disku a trajektórie rotácie je možné dosiahnuť tesné tesnenie. V telese ventilu nie je dutina, kde nie je zvyškové médium. V prípade velanového dvojitého excentrického motýľa ventilu prijíma návrh excentrickej rotácie v kombinácii s výrazným systémom tesnenia Velflexu, aby sa dosiahol vynikajúci výkon tesnenia ventilov. Tento patentovaný dizajn vydrží aj veľké kolísanie teploty v ventile. Trojný excentrický disk Torqseal má tiež špeciálne navrhnutú trajektóriu rotácie, ktorá pomáha zabezpečiť, aby sa povrch tesnenia disku dotýkal sedadla iba v okamihu dosiahnutia polohy uzavretého ventilu a poškriaba sa. Preto zatvárací krútiaci moment ventilu môže poháňať disk, aby dosiahol kompatibilné sedenie, a vytvoril dostatočný klinový efekt v polohe uzavretého ventilu, pričom disk rovnomerne dosiahne kontakt s celým obvodom tesnovacej plochy sedadla. Dodržiavanie sedadla ventilu umožňuje telu ventilu a disku mať funkciu „samostatne nastaviť“, čím sa zabráni záchvatom disku počas kolísania teploty. Zastavený hriadeľ z nehrdzavejúcej ocele je schopný vysokých prevádzkových cyklov a hladko pracuje pri veľmi nízkych teplotách. Dvojitý excentrický dizajn Velflex umožňuje rýchle a ľahko obsluhovanie ventilu online. Vďaka bočnému krytu je možné sedadlo a disk skontrolovať alebo opravovať priamo bez toho, aby bolo potrebné rozobrať ovládač alebo špeciálne nástroje.
Tianjin Tanggu Water-Peal Valve Co., Ltdpodporujú vysoko zvýhodnené technológie odolné sediace ventily vrátane odolného sedeniaoblátkový motýľový ventil, Motýľový ventil, Dvojitá príruba koncentrická motýľová ventil, Dvojitá príruba excentrická motýľová ventil,Sláčok, Balancing Valve,Kontrolný ventil s dvojitou doskouatď.
Čas príspevku: august-11-2023
