Flytande väte har vissa fördelar vid lagring och transport. Jämfört med väte har flytande väte (LH2) en högre densitet och kräver lägre tryck för lagring. Vätgas måste dock vara -253°C för att bli flytande, vilket gör att det är ganska svårt. Extremt låga temperaturer och brandfarlighetsrisker gör flytande väte till ett farligt medium. Av denna anledning är strikta säkerhetsåtgärder och hög tillförlitlighet kompromisslösa krav vid konstruktion av ventiler för relevanta applikationer.
Av Fadila Khelfaoui, Frédéric Blanquet
Velanventil (Velan)
Tillämpningar av flytande väte (LH2).
För närvarande används flytande väte och försöks användas vid olika speciella tillfällen. Inom flyget kan den användas som ett raketuppskjutningsbränsle och kan även generera stötvågor i transoniska vindtunnlar. Med stöd av "stor vetenskap" har flytande väte blivit ett nyckelmaterial i supraledande system, partikelacceleratorer och kärnfusionsanordningar. I takt med att människors önskan om hållbar utveckling växer har flytande väte använts som bränsle av allt fler lastbilar och fartyg de senaste åren. I ovanstående tillämpningsscenarier är vikten av ventiler mycket uppenbar. Säker och pålitlig drift av ventiler är en integrerad del av ekosystemet för försörjningskedjan för flytande väte (produktion, transport, lagring och distribution). Verksamhet relaterade till flytande väte är utmanande. Med mer än 30 års praktisk erfarenhet och expertis inom området högpresterande ventiler ner till -272°C, har Velan varit involverad i olika innovativa projekt under lång tid, och det är tydligt att man har vunnit de tekniska utmaningarna av flytande vätetjänst med dess styrka.
Utmaningar i designfasen
Tryck, temperatur och vätekoncentration är alla viktiga faktorer som undersöks i en riskbedömning av ventilkonstruktionen. För att optimera ventilens prestanda spelar design och materialval en avgörande roll. Ventiler som används i applikationer med flytande väte står inför ytterligare utmaningar, inklusive de negativa effekterna av väte på metaller. Vid mycket låga temperaturer måste ventilmaterial inte bara motstå attacken av vätemolekyler (några av de associerade försämringsmekanismerna diskuteras fortfarande i akademin), utan måste också bibehålla normal drift under lång tid under sin livscykel. När det gäller den nuvarande tekniska utvecklingsnivån har industrin begränsad kunskap om användbarheten av icke-metalliska material i väteapplikationer. När du väljer ett tätningsmaterial är det nödvändigt att ta hänsyn till denna faktor. Effektiv tätning är också ett nyckelkriterium för designprestanda. Det finns en temperaturskillnad på nästan 300°C mellan flytande väte och omgivningstemperatur (rumstemperatur), vilket resulterar i en temperaturgradient. Varje komponent i ventilen kommer att genomgå olika grader av termisk expansion och sammandragning. Denna diskrepans kan leda till farligt läckage av kritiska tätningsytor. Ventilskaftets täthet är också fokus för designen. Övergången från kallt till varmt skapar värmeflöde. Heta delar av motorhuvens hålighet kan frysa, vilket kan störa skaftets tätningsprestanda och påverka ventilens funktion. Dessutom innebär den extremt låga temperaturen på -253°C att den bästa isoleringstekniken krävs för att säkerställa att ventilen kan hålla flytande väte vid denna temperatur samtidigt som förluster orsakade av kokning minimeras. Så länge det överförs värme till flytande väte kommer det att avdunsta och läcka. Inte nog med det, syrekondensering uppstår vid isoleringens brottpunkt. När syre kommer i kontakt med väte eller andra brännbara ämnen ökar risken för brand. Därför, med tanke på brandrisken som ventiler kan möta, måste ventiler utformas med explosionssäkra material i åtanke, samt brandsäkra ställdon, instrumentering och kablar, allt med de strängaste certifieringarna. Detta säkerställer att ventilen fungerar korrekt i händelse av brand. Ökat tryck är också en potentiell risk som kan göra ventiler obrukbara. Om flytande väte fångas i ventilhusets hålighet och värmeöverföring och flytande väte förångas samtidigt, kommer det att orsaka en ökning av trycket. Om det är stor tryckskillnad uppstår kavitation (kavitation)/ljud. Dessa fenomen kan leda till att ventilens livslängd slutar i förtid och till och med lida stora förluster på grund av processdefekter. Oavsett de specifika driftsförhållandena, om ovanstående faktorer kan beaktas fullt ut och motsvarande motåtgärder kan vidtas i designprocessen, kan det säkerställa en säker och tillförlitlig drift av ventilen. Dessutom finns det designutmaningar relaterade till miljöfrågor, såsom flyktigt läckage. Väte är unikt: små molekyler, färglösa, luktfria och explosiva. Dessa egenskaper bestämmer den absoluta nödvändigheten av nollläckage.
Vid North Las Vegas West Coast Hydrogen Liquefaction station,
Wieland Valve-ingenjörer tillhandahåller tekniska tjänster
Ventillösningar
Oavsett specifik funktion och typ måste ventiler för alla applikationer med flytande väte uppfylla några vanliga krav. Dessa krav inkluderar: materialet i den strukturella delen måste säkerställa att den strukturella integriteten bibehålls vid extremt låga temperaturer; Alla material ska ha naturliga brandsäkerhetsegenskaper. Av samma anledning måste tätningselementen och packningen av ventiler för flytande väte även uppfylla de ovan nämnda grundläggande kraven. Austenitiskt rostfritt stål är ett idealiskt material för flytande väteventiler. Den har utmärkt slaghållfasthet, minimal värmeförlust och tål stora temperaturgradienter. Det finns andra material som också är lämpliga för flytande väte, men som är begränsade till specifika processförhållanden. Förutom valet av material bör vissa designdetaljer inte förbises, som att förlänga ventilskaftet och använda en luftpelare för att skydda tätningspackningen från extremt låga temperaturer. Dessutom kan förlängningen av ventilskaftet förses med en isoleringsring för att undvika kondens. Att designa ventiler efter specifika applikationsförhållanden bidrar till att ge mer rimliga lösningar på olika tekniska utmaningar. Vellan erbjuder vridspjällsventiler i två olika utföranden: dubbla excentriska och trippel excentriska metallsätes fjärilsventiler. Båda designerna har dubbelriktad flödeskapacitet. Genom att utforma skivans form och rotationsbana kan en tät tätning uppnås. Det finns inget hålrum i ventilhuset där det inte finns något kvarvarande medium. När det gäller den dubbla excentriska fjärilsventilen i Velan, antar den skivans excentriska rotationsdesign, kombinerat med det distinkta VELFLEX-tätningssystemet, för att uppnå utmärkt ventiltätningsprestanda. Denna patenterade design klarar även stora temperaturfluktuationer i ventilen. Den TORQSEAL trippel excentriska skivan har också en specialdesignad rotationsbana som hjälper till att säkerställa att skivans tätningsyta endast vidrör sätet i det ögonblick då den når stängt ventilläge och inte repar. Därför kan ventilens stängningsmoment driva skivan för att uppnå följsam säte, och producera en tillräcklig kileffekt i stängt ventilläge, samtidigt som skivan får jämn kontakt med hela omkretsen av sätets tätningsyta. Ventilsätets följsamhet gör att ventilhuset och skivan har en "självjusterande" funktion, vilket undviker att skivan fastnar vid temperaturfluktuationer. Den förstärkta ventilaxeln i rostfritt stål klarar höga arbetscykler och fungerar smidigt vid mycket låga temperaturer. VELFLEX dubbelexcentriska design gör att ventilen kan servas online snabbt och enkelt. Tack vare sidohuset kan sätet och skivan inspekteras eller servas direkt, utan att man behöver demontera ställdonet eller specialverktyg.
Tianjin Tanggu Water-Seal Valve Co., Ltdstöder högavancerad teknologi fjädrande sittande ventiler, inklusive fjädrande sittandewafer fjärilsventil, Lug fjärilsventil, Dubbelfläns koncentrisk vridspjällsventil, Excentrisk fjärilsventil med dubbel fläns,Y-sil, injusteringsventil,Wafer dubbelplåtsbackventil, etc.
Posttid: Aug-11-2023
