Течни водоник има одређене предности у складиштењу и транспорту. У поређењу са водоником, течни водоник (ЛХ2) има већу густину и захтева нижи притисак за складиштење. Међутим, водоник мора бити -253°Ц да би постао течан, што значи да је прилично тешко. Екстремно ниске температуре и ризици од запаљивости чине течни водоник опасним медијумом. Из тог разлога, строге мере безбедности и висока поузданост су бескомпромисни захтеви приликом пројектовања вентила за релевантне примене.
Аутори: Фадила Кхелфаоуи, Фредериц Бланкует
Велан вентил (Велан)
Примене течног водоника (ЛХ2).
Тренутно се течни водоник користи и покушава да се користи у разним посебним приликама. У ваздухопловству, може се користити као гориво за лансирање ракета и такође може да генерише ударне таласе у трансзвучним аеротунелима. Уз подршку „велике науке“, течни водоник је постао кључни материјал у суперпроводним системима, акцелераторима честица и уређајима за нуклеарну фузију. Како жеља људи за одрживим развојем расте, течни водоник се последњих година користи као гориво у све више камиона и бродова. У горе наведеним сценаријима примене, важност вентила је веома очигледна. Безбедан и поуздан рад вентила је саставни део екосистема ланца снабдевања течним водоником (производња, транспорт, складиштење и дистрибуција). Операције везане за течни водоник су изазовне. Са више од 30 година практичног искуства и стручности у области вентила високих перформанси до -272°Ц, Велан је већ дуже време укључен у различите иновативне пројекте и јасно је да је победио у техничким изазовима сервис течног водоника својом снагом.
Изазови у фази пројектовања
Притисак, температура и концентрација водоника су сви главни фактори који се испитују у процени ризика дизајна вентила. У циљу оптимизације перформанси вентила, дизајн и избор материјала играју одлучујућу улогу. Вентили који се користе у апликацијама течног водоника суочавају се са додатним изазовима, укључујући штетне ефекте водоника на метале. На веома ниским температурама, материјали вентила не само да морају да издрже напад молекула водоника (о неким од повезаних механизама пропадања се још увек расправља у академским круговима), већ морају и да одржавају нормалан рад дуго времена током свог животног циклуса. У смислу тренутног нивоа технолошког развоја, индустрија има ограничено знање о применљивости неметалних материјала у примени водоника. Приликом избора заптивног материјала потребно је узети у обзир овај фактор. Ефикасно заптивање је такође кључни критеријум перформанси дизајна. Постоји температурна разлика од скоро 300°Ц између течног водоника и температуре околине (собне температуре), што резултира температурним градијентом. Свака компонента вентила ће бити подвргнута различитим степенима термичког ширења и контракције. Ово неслагање може довести до опасног цурења критичних заптивних површина. Непропусност заптивача вентила је такође фокус дизајна. Прелазак са хладног на топло ствара топлотни ток. Врући делови шупљине поклопца мотора могу да се смрзну, што може пореметити перформансе заптивања вретена и утицати на рад вентила. Поред тога, екстремно ниска температура од -253°Ц значи да је потребна најбоља технологија изолације како би се осигурало да вентил може одржавати течни водоник на овој температури док се губици узроковани кључањем минимизирају. Све док се топлота преноси на течни водоник, она ће испарити и процурити. И не само то, кондензација кисеоника се јавља на тачки лома изолације. Када кисеоник дође у контакт са водоником или другим запаљивим материјама, повећава се ризик од пожара. Стога, имајући у виду ризик од пожара са којим се вентили могу суочити, вентили морају бити пројектовани имајући на уму материјале отпорне на експлозију, као и актуаторе, инструменте и каблове отпорне на ватру, све са најстрожим сертификатима. Ово осигурава да вентил исправно ради у случају пожара. Повећан притисак је такође потенцијални ризик који може довести до нефункционисања вентила. Ако се течни водоник зароби у шупљини тела вентила и истовремено дође до преноса топлоте и испаравања течног водоника, то ће изазвати повећање притиска. Ако постоји велика разлика у притиску, долази до кавитације (кавитације)/буке. Ове појаве могу довести до превременог завршетка радног века вентила, па чак и до великих губитака због грешака у процесу. Без обзира на специфичне услове рада, ако се горе наведени фактори могу у потпуности узети у обзир и ако се могу предузети одговарајуће противмере у процесу пројектовања, то може да обезбеди сигуран и поуздан рад вентила. Поред тога, постоје изазови у дизајну који се односе на питања животне средине, као што је неконтролисано цурење. Водоник је јединствен: мали молекули, безбојан, без мириса и експлозиван. Ове карактеристике одређују апсолутну неопходност нултог цурења.
На станици за течење водоника у северном Лас Вегасу на западној обали,
Инжењери компаније Виеланд Валве пружају техничке услуге
Решења вентила
Без обзира на специфичну функцију и тип, вентили за све примене течног водоника морају испунити неке заједничке захтеве. Ови захтеви обухватају: материјал конструкцијског дела мора да обезбеди да се интегритет конструкције одржава на екстремно ниским температурама; Сви материјали морају имати природна својства заштите од пожара. Из истог разлога, заптивни елементи и паковање вентила са течним водоником такође морају да испуњавају горе наведене основне захтеве. Аустенитни нерђајући челик је идеалан материјал за вентиле течног водоника. Има одличну ударну чврстоћу, минималан губитак топлоте и може издржати велике температурне градијенте. Постоје и други материјали који су такође погодни за услове течног водоника, али су ограничени на специфичне услове процеса. Поред избора материјала, не треба занемарити неке детаље дизајна, као што је проширење вретена вентила и коришћење ваздушног стуба за заштиту заптивног паковања од екстремно ниских температура. Поред тога, продужетак вретена вентила може бити опремљен изолационим прстеном како би се избегла кондензација. Пројектовање вентила према специфичним условима примене помаже да се дају разумнија решења за различите техничке изазове. Веллан нуди лептир вентиле у два различита дизајна: двоструки ексцентрични и троструки ексцентрични лептир вентили са металним седиштем. Оба дизајна имају могућност двосмерног протока. Дизајнирањем облика диска и путање ротације може се постићи чврсто заптивање. У телу вентила нема шупљине у којој нема заосталог медијума. У случају Велан двоструког ексцентричног лептир вентила, он усваја дизајн ексцентричне ротације диска, у комбинацији са карактеристичним ВЕЛФЛЕКС системом заптивке, како би се постигле одличне перформансе заптивања вентила. Овај патентирани дизајн може издржати чак и велике температурне флуктуације у вентилу. ТОРКСЕАЛ троструки ексцентрични диск такође има посебно дизајнирану путању ротације која помаже да се обезбеди да површина за заптивање диска додирује седиште само у тренутку достизања затвореног положаја вентила и да се не огребе. Због тога, обртни момент вентила може покренути диск да би се постигло усаглашено седење и произвео довољан ефекат клина у положају затвореног вентила, док диск равномерно додирује целим обимом заптивне површине седишта. Усклађеност седишта вентила омогућава телу вентила и диску да имају функцију „самоподешавања“, чиме се избегава заглављивање диска током температурних флуктуација. Ојачана осовина вентила од нерђајућег челика је способна за високе радне циклусе и ради глатко на веома ниским температурама. ВЕЛФЛЕКС двоструки ексцентрични дизајн омогућава да се вентил брзо и лако сервисира на мрежи. Захваљујући бочном кућишту, седиште и диск се могу директно прегледати или сервисирати, без потребе за растављањем актуатора или специјалних алата.
Тиањин Танггу Ватер-Сеал Валве Цо., лтдподржавају високонапредну технологију еластичних вентила са седиштем, укључујући еластично седиштеоблатни лептир вентил, Луг лептир вентил, Двоструки прирубнички концентрични лептир вентил, Ексцентрични лептир вентил са двоструком прирубницом,И-цедило, балансни вентил,Неповратни вентил са две плоче, итд.
Време поста: 11.08.2023
