Течният водород има определени предимства при съхранение и транспортиране. В сравнение с водорода, течният водород (LH2) има по-висока плътност и изисква по-ниско налягане за съхранение. Водородът обаче трябва да е -253°C, за да стане течен, което означава, че е доста трудно. Изключително ниските температури и рисковете от запалимост правят течния водород опасна среда. Поради тази причина строгите мерки за безопасност и високата надеждност са безкомпромисни изисквания при проектирането на вентили за съответните приложения.
От Фадила Келфауи, Фредерик Бланке
Велан вентил (Velan)
Приложения на течен водород (LH2).
В момента течният водород се използва и се опитва да бъде използван при различни специални поводи. В космическото пространство може да се използва като гориво за изстрелване на ракети и може също да генерира ударни вълни в трансзвукови аеродинамични тунели. Подкрепен от „голямата наука“, течният водород се превърна в ключов материал в свръхпроводящи системи, ускорители на частици и устройства за ядрен синтез. С нарастването на желанието на хората за устойчиво развитие през последните години течният водород се използва като гориво от все повече камиони и кораби. В горните сценарии на приложение значението на клапаните е много очевидно. Безопасната и надеждна работа на клапаните е неразделна част от екосистемата на веригата за доставки на течен водород (производство, транспортиране, съхранение и разпространение). Операциите, свързани с течния водород, са предизвикателство. С повече от 30 години практически опит и експертиза в областта на високоефективните вентили до -272°C, Velan е участвал в различни иновативни проекти от дълго време и е ясно, че е спечелил техническите предизвикателства на течен водород услуга с неговата сила.
Предизвикателства във фазата на проектиране
Налягането, температурата и концентрацията на водород са всички основни фактори, които се изследват при оценката на риска при конструкцията на клапана. За да се оптимизира работата на вентила, дизайнът и изборът на материал играят решаваща роля. Клапаните, използвани в приложения с течен водород, са изправени пред допълнителни предизвикателства, включително неблагоприятните ефекти на водорода върху металите. При много ниски температури вентилните материали трябва не само да издържат на атаката на водородните молекули (някои от свързаните механизми на влошаване все още се обсъждат в академичните среди), но също така трябва да поддържат нормална работа за дълго време през жизнения си цикъл. По отношение на текущото ниво на технологично развитие, индустрията има ограничени познания за приложимостта на неметалните материали във водородните приложения. При избора на уплътнителен материал е необходимо да се вземе предвид този фактор. Ефективното уплътняване също е ключов критерий за ефективност на дизайна. Има температурна разлика от почти 300°C между течния водород и околната температура (стайна температура), което води до температурен градиент. Всеки компонент на вентила ще претърпи различни степени на термично разширение и свиване. Това несъответствие може да доведе до опасно изтичане на критични уплътнителни повърхности. Херметичността на стеблото на клапана също е фокусът на дизайна. Преходът от студено към горещо създава топлинен поток. Горещите части от зоната на кухината на капака могат да замръзнат, което може да наруши работата на уплътнението на стеблото и да повлияе на работата на клапана. В допълнение, изключително ниската температура от -253°C означава, че е необходима най-добрата изолационна технология, за да се гарантира, че вентилът може да поддържа течен водород при тази температура, като същевременно минимизира загубите, причинени от кипене. Докато има прехвърлена топлина към течен водород, той ще се изпари и ще изтече. Не само това, кондензацията на кислород възниква в точката на счупване на изолацията. След като кислородът влезе в контакт с водород или други горими вещества, рискът от пожар се увеличава. Следователно, като се има предвид рискът от пожар, пред който могат да се изправят клапаните, вентилите трябва да бъдат проектирани с оглед на взривобезопасни материали, както и с огнеустойчиви задвижки, инструменти и кабели, всички с най-строги сертификати. Това гарантира, че клапанът работи правилно в случай на пожар. Повишеното налягане също е потенциален риск, който може да направи клапите неработещи. Ако течният водород е уловен в кухината на тялото на клапана и топлопреносът и изпаряването на течния водород се появят едновременно, това ще доведе до повишаване на налягането. Ако има голяма разлика в налягането, възниква кавитация (кавитация)/шум. Тези явления могат да доведат до преждевременен край на експлоатационния живот на вентила и дори да понесат огромни загуби поради дефекти в процеса. Независимо от специфичните условия на работа, ако горните фактори могат да бъдат напълно взети под внимание и съответните контрамерки могат да бъдат взети в процеса на проектиране, това може да осигури безопасна и надеждна работа на вентила. Освен това съществуват предизвикателства при проектирането, свързани с проблемите на околната среда, като например случайно изтичане. Водородът е уникален: малки молекули, без цвят, без мирис и експлозивен. Тези характеристики определят абсолютната необходимост от нулеви течове.
В станцията за втечняване на водород на западния бряг на Лас Вегас,
Инженерите на Wieland Valve предоставят технически услуги
Клапанни решения
Независимо от специфичната функция и тип, вентилите за всички приложения с течен водород трябва да отговарят на някои общи изисквания. Тези изисквания включват: материалът на структурната част трябва да гарантира, че структурната цялост се поддържа при изключително ниски температури; Всички материали трябва да имат естествени противопожарни свойства. По същата причина уплътнителните елементи и опаковките на клапаните за течен водород също трябва да отговарят на основните изисквания, споменати по-горе. Аустенитната неръждаема стомана е идеален материал за клапани за течен водород. Има отлична ударна якост, минимални топлинни загуби и издържа на големи температурни градиенти. Има други материали, които също са подходящи за условия на течен водород, но са ограничени до специфични условия на процеса. В допълнение към избора на материали не трябва да се пренебрегват някои детайли на дизайна, като удължаване на стеблото на клапана и използване на въздушна колона за защита на уплътнителната опаковка от екстремно ниски температури. В допълнение, удължението на стеблото на клапана може да бъде оборудвано с изолационен пръстен, за да се избегне кондензация. Проектирането на вентили според специфичните условия на приложение помага да се дадат по-разумни решения на различни технически предизвикателства. Vellan предлага бътерфлай клапи в два различни дизайна: двойно ексцентрични и тройно ексцентрични бътерфлай клапи с метално седло. И двата дизайна имат възможност за двупосочен поток. Чрез проектиране на формата на диска и траекторията на въртене може да се постигне плътно уплътнение. В тялото на клапана няма кухина, където няма остатъчна среда. В случая на двойната ексцентрична дроселна клапа Velan, тя възприема дизайна на дисково ексцентрично въртене, комбиниран с отличителната уплътнителна система VELFLEX, за постигане на отлично уплътняване на клапана. Този патентован дизайн може да издържи дори на големи температурни колебания във вентила. Тройният ексцентричен диск TORQSEAL също така има специално проектирана траектория на въртене, която помага да се гарантира, че уплътняващата повърхност на диска докосва седлото само в момента на достигане на затворено положение на клапана и не се надраска. Следователно въртящият момент на затваряне на клапана може да задвижи диска, за да постигне гъвкаво закрепване и да произведе достатъчен клинов ефект в затворено положение на клапана, като същевременно прави диска в равномерен контакт с цялата обиколка на уплътнителната повърхност на седлото. Съответствието на леглото на клапана позволява на тялото на клапана и диска да имат функция „саморегулиране“, като по този начин се избягва блокиране на диска по време на температурни колебания. Подсиленият вал на клапана от неръждаема стомана е способен на високи работни цикли и работи гладко при много ниски температури. Дизайнът с двоен ексцентрик VELFLEX позволява бързо и лесно онлайн обслужване на вентила. Благодарение на страничния корпус, седлото и дискът могат да бъдат инспектирани или обслужвани директно, без да е необходимо разглобяване на задвижващия механизъм или специални инструменти.
Tianjin Tanggu Water-Seal Valve Co., Ltdподдържат изключително усъвършенствани технологични клапани с еластично седло, включително еластично седловафлена дроселна клапа, Клапан тип бътерфлай, Двуфланцева концентрична дроселна клапа, Ексцентричен дроселен клапан с двоен фланец,Y-цедка, балансиращ вентил,Възвратен клапан с двойна пластинаи т.н.
Време на публикуване: 11 август 2023 г
