Tečni vodonik ima određene prednosti u skladištenju i transportu. U poređenju sa vodonikom, tečni vodonik (LH2) ima veću gustinu i zahteva niži pritisak za skladištenje. Međutim, vodonik mora biti -253°C da bi postao tečan, što znači da je to prilično teško. Ekstremno niske temperature i rizici od zapaljivosti čine tečni vodonik opasnim medijem. Iz tog razloga, stroge sigurnosne mjere i visoka pouzdanost su beskompromisni zahtjevi pri dizajniranju ventila za relevantne primjene.
Autori: Fadila Khelfaoui, Frédéric Blanquet
Velan ventil (Velan)
Primjena tekućeg vodika (LH2).
Trenutno se tečni vodonik koristi i pokušava da se koristi u raznim posebnim prilikama. U vazduhoplovstvu, može se koristiti kao gorivo za lansiranje raketa i takođe može da generiše udarne talase u transzvučnim aerotunelima. Podržan "velikom naukom", tečni vodonik je postao ključni materijal u supravodljivim sistemima, akceleratorima čestica i uređajima za nuklearnu fuziju. Kako želja ljudi za održivim razvojem raste, tečni vodonik se posljednjih godina koristi kao gorivo u sve više kamiona i brodova. U gore navedenim scenarijima primjene, važnost ventila je vrlo očigledna. Bezbedan i pouzdan rad ventila je sastavni deo ekosistema lanca snabdevanja tečnim vodonikom (proizvodnja, transport, skladištenje i distribucija). Operacije vezane za tečni vodonik su izazovne. Sa više od 30 godina praktičnog iskustva i stručnosti u oblasti ventila visokih performansi do -272°C, Velan je već duže vrijeme uključen u različite inovativne projekte i jasno je da je pobijedio u tehničkim izazovima servis tečnog vodonika sa svojom snagom.
Izazovi u fazi projektovanja
Pritisak, temperatura i koncentracija vodonika su svi glavni faktori koji se ispituju u procjeni rizika dizajna ventila. Kako bi se optimizirale performanse ventila, dizajn i odabir materijala igraju odlučujuću ulogu. Ventili koji se koriste u aplikacijama tečnog vodonika suočavaju se s dodatnim izazovima, uključujući štetne efekte vodonika na metale. Na vrlo niskim temperaturama, materijali ventila ne samo da moraju izdržati napad molekula vodonika (o nekim od povezanih mehanizama propadanja se još uvijek raspravlja u akademskim krugovima), već moraju održavati normalan rad dugo vremena tokom svog životnog ciklusa. U smislu trenutnog nivoa tehnološkog razvoja, industrija ima ograničeno znanje o primenljivosti nemetalnih materijala u primeni vodonika. Prilikom odabira materijala za brtvljenje potrebno je uzeti u obzir ovaj faktor. Efikasno zaptivanje je takođe ključni kriterijum performansi dizajna. Postoji temperaturna razlika od skoro 300°C između tekućeg vodika i temperature okoline (sobne temperature), što rezultira temperaturnim gradijentom. Svaka komponenta ventila će biti podvrgnuta različitim stupnjevima termičkog širenja i kontrakcije. Ova neusklađenost može dovesti do opasnog curenja kritičnih zaptivnih površina. Nepropusnost zaptivača ventila je takođe fokus dizajna. Prijelaz iz hladnog u toplo stvara protok topline. Vrući dijelovi šupljine poklopca motora mogu se smrznuti, što može poremetiti performanse zaptivanja vretena i utjecati na rad ventila. Osim toga, ekstremno niska temperatura od -253°C znači da je potrebna najbolja tehnologija izolacije kako bi se osiguralo da ventil može održavati tečni vodonik na ovoj temperaturi dok se minimiziraju gubici uzrokovani ključanjem. Sve dok se toplota prenosi na tečni vodonik, on će ispariti i iscuriti. I ne samo to, kondenzacija kiseonika se javlja na tački loma izolacije. Kada kiseonik dođe u kontakt sa vodonikom ili drugim zapaljivim materijama, povećava se rizik od požara. Stoga, s obzirom na rizik od požara s kojim se ventili mogu suočiti, ventili moraju biti dizajnirani imajući na umu materijale otporne na eksploziju, kao i aktuatore, instrumente i kablove otporne na vatru, sve sa najstrožim certifikatima. Ovo osigurava da ventil ispravno radi u slučaju požara. Povećan pritisak je takođe potencijalni rizik koji može dovesti do nefunkcionisanja ventila. Ako se tečni vodonik zarobi u šupljini kućišta ventila i istovremeno dođe do prijenosa topline i isparavanja tekućeg vodika, to će uzrokovati povećanje tlaka. Ako postoji velika razlika u pritisku, dolazi do kavitacije (kavitacije)/buke. Ove pojave mogu dovesti do preranog završetka radnog vijeka ventila, pa čak i pretrpjeti velike gubitke zbog grešaka u procesu. Bez obzira na specifične radne uslove, ako se gore navedeni faktori mogu u potpunosti uzeti u obzir i poduzeti odgovarajuće protumjere u procesu projektovanja, to može osigurati siguran i pouzdan rad ventila. Osim toga, postoje izazovi u dizajnu koji se odnose na pitanja okoliša, kao što je fugitivno curenje. Vodik je jedinstven: male molekule, bezbojan, bez mirisa i eksplozivan. Ove karakteristike određuju apsolutnu neophodnost nultog curenja.
Na stanici za ukapljivanje vodika u severnom Las Vegasu na zapadnoj obali,
Inženjeri Wieland Valvea pružaju tehničke usluge
Rešenja ventila
Bez obzira na specifičnu funkciju i tip, ventili za sve primjene tečnog vodika moraju ispunjavati neke zajedničke zahtjeve. Ovi zahtjevi uključuju: materijal konstrukcijskog dijela mora osigurati da se integritet konstrukcije održava na ekstremno niskim temperaturama; Svi materijali moraju imati prirodna svojstva zaštite od požara. Iz istog razloga, zaptivni elementi i pakovanje ventila sa tečnim vodonikom takođe moraju ispunjavati gore navedene osnovne zahteve. Austenitni nehrđajući čelik je idealan materijal za ventile s tekućim vodikom. Ima odličnu udarnu čvrstoću, minimalan gubitak toplote i može izdržati velike temperaturne gradijente. Postoje i drugi materijali koji su takođe pogodni za uslove tekućeg vodonika, ali su ograničeni na specifične uslove procesa. Osim izbora materijala, ne treba zanemariti neke detalje dizajna, kao što je proširenje stabla ventila i korištenje zračnog stupa za zaštitu brtvenog pakovanja od ekstremno niskih temperatura. Osim toga, produžetak stabla ventila može biti opremljen izolacijskim prstenom kako bi se izbjegla kondenzacija. Projektovanje ventila prema specifičnim uslovima primene pomaže da se daju razumnija rešenja za različite tehničke izazove. Vellan nudi leptir ventile u dva različita dizajna: dvostruki ekscentrični i trostruki ekscentrični leptir ventili sa metalnim sjedištem. Oba dizajna imaju mogućnost dvosmjernog protoka. Dizajniranjem oblika diska i putanje rotacije može se postići čvrsto zaptivanje. U tijelu ventila nema šupljine u kojoj nema zaostalog medija. U slučaju Velan dvostrukog ekscentričnog leptir ventila, on usvaja dizajn ekscentrične rotacije diska, u kombinaciji sa karakterističnim VELFLEX sistemom zaptivanja, kako bi se postigle odlične performanse zaptivanja ventila. Ovaj patentirani dizajn može izdržati čak i velike temperaturne fluktuacije u ventilu. TORQSEAL trostruki ekscentrični disk također ima posebno dizajniranu putanju rotacije koja pomaže da se osigura da zaptivna površina diska dodiruje sjedište samo u trenutku dostizanja zatvorenog položaja ventila i da se ne ogrebe. Stoga, moment zatvaranja ventila može pokrenuti disk da postigne usklađeno sjedište i proizvesti dovoljan klinasti efekat u položaju zatvorenog ventila, dok disk ravnomjerno dodiruje cijeli obim zaptivne površine sjedišta. Usklađenost sjedišta ventila omogućava tijelu ventila i disku da imaju funkciju "samopodešavanja", čime se izbjegava zaglavljivanje diska tokom temperaturnih fluktuacija. Ojačana osovina ventila od nehrđajućeg čelika je sposobna za visoke radne cikluse i radi glatko na vrlo niskim temperaturama. VELFLEX dvostruki ekscentrični dizajn omogućava da se ventil brzo i jednostavno servisira na mreži. Zahvaljujući bočnom kućištu, sjedište i disk se mogu direktno pregledati ili servisirati, bez potrebe za rastavljanjem aktuatora ili specijalnih alata.
Tianjin Tanggu Water-Seal Valve Co.,ltdpodržavaju visokonaprednu tehnologiju elastičnih ventila sa sjedištem, uključujući elastično sjedištewafer leptir ventil, Lug leptir ventil, Dvostruki prirubnički koncentrični leptir ventil, Ekscentrični leptir ventil sa dvostrukom prirubnicom,Y-cjedilo, balansni ventil,Nepovratni ventil s dvostrukom pločicom, itd.
Vrijeme objave: 11.08.2023
