L'idrogeno liquido presenta alcuni vantaggi nello stoccaggio e nel trasporto. Rispetto all'idrogeno, l'idrogeno liquido (LH2) ha una densità più elevata e richiede una pressione inferiore per lo stoccaggio. Tuttavia, l'idrogeno deve essere -253 ° C per diventare liquido, il che significa che è abbastanza difficile. Le basse temperature estreme e i rischi di infiammabilità rendono l'idrogeno liquido un mezzo pericoloso. Per questo motivo, le rigide misure di sicurezza e un'elevata affidabilità sono requisiti intransigenti durante la progettazione di valvole per le applicazioni pertinenti.
Di Fadila Khelfaui, Frédéric Blanquet
Valve Velan (Velan)
Applicazioni di idrogeno liquido (LH2).
Allo stato attuale, l'idrogeno liquido viene utilizzato e cercato di essere utilizzato in varie occasioni speciali. Nell'aerospaziale, può essere utilizzato come combustibile di lancio a razzo e può anche generare onde d'urto in tunnel del vento transonici. Supportato da "Big Science", l'idrogeno liquido è diventato un materiale chiave nei sistemi superconduttori, negli acceleratori di particelle e nei dispositivi di fusione nucleare. Man mano che il desiderio delle persone di sviluppo sostenibile cresce, gli idrogeno liquidi sono stati usati come carburante da sempre più camion e navi negli ultimi anni. Negli scenari di applicazione di cui sopra, l'importanza delle valvole è molto evidente. Il funzionamento sicuro e affidabile delle valvole è parte integrante dell'ecosistema della catena di fornitura di idrogeno liquido (produzione, trasporto, stoccaggio e distribuzione). Le operazioni relative all'idrogeno liquido sono impegnative. Con oltre 30 anni di esperienza pratica e competenza nel campo delle valvole ad alte prestazioni fino a -272 ° C, Velan è stato coinvolto in vari progetti innovativi per lungo tempo, ed è chiaro che ha vinto le sfide tecniche del servizio di idrogeno liquido con la sua forza.
Sfide nella fase di progettazione
La pressione, la temperatura e la concentrazione di idrogeno sono tutti i principali fattori esaminati in una valutazione del rischio di progettazione della valvola. Al fine di ottimizzare le prestazioni delle valvole, la progettazione e la selezione dei materiali svolgono un ruolo decisivo. Le valvole utilizzate nelle applicazioni di idrogeno liquido affrontano ulteriori sfide, inclusi gli effetti avversi dell'idrogeno sui metalli. A temperature molto basse, i materiali delle valvole non devono solo resistere all'attacco delle molecole di idrogeno (alcuni dei meccanismi di deterioramento associati sono ancora discussi nel mondo accademico), ma devono anche mantenere il normale funzionamento per lungo tempo durante il loro ciclo di vita. In termini di attuale livello di sviluppo tecnologico, l'industria ha una conoscenza limitata dell'applicabilità dei materiali non metallici nelle applicazioni di idrogeno. Quando si sceglie un materiale di tenuta, è necessario tenere conto di questo fattore. La sigillatura efficace è anche un criterio di performance di progettazione chiave. Esiste una differenza di temperatura di quasi 300 ° C tra idrogeno liquido e temperatura ambiente (temperatura ambiente), con conseguente gradiente di temperatura. Ogni componente della valvola subirà diversi gradi di espansione termica e contrazione. Questa discrepanza può portare a perdite pericolose di superfici di tenuta critica. La tenuta di tenuta dello stelo della valvola è anche al centro del design. Il passaggio dal freddo a caldo crea flusso di calore. Le parti calde dell'area della cavità del cofano possono congelare, il che può interrompere le prestazioni di sigillatura dello stelo e influire sull'operabilità della valvola. Inoltre, la temperatura estremamente bassa di -253 ° C significa che è necessaria la migliore tecnologia di isolamento per garantire che la valvola possa mantenere l'idrogeno liquido a questa temperatura minimizzando le perdite causate dall'ebollizione. Finché è trasferito il calore in idrogeno liquido, evapora e perde. Non solo, la condensazione dell'ossigeno si verifica nel punto di rottura dell'isolamento. Una volta che l'ossigeno entra in contatto con idrogeno o altri combustibili, il rischio di incendio aumenta. Pertanto, considerando il rischio di incendio che le valvole possano affrontare, le valvole devono essere progettate pensando ai materiali a prova di esplosione, nonché attuatori, strumentazioni e cavi resistenti al fuoco, il tutto con le certificazioni più rigorose. Ciò garantisce che la valvola funzioni correttamente in caso di incendio. L'aumento della pressione è anche un potenziale rischio che può rendere le valvole inoperabili. Se l'idrogeno liquido è intrappolato nella cavità del corpo della valvola e il trasferimento di calore e l'evaporazione dell'idrogeno liquido si verificano contemporaneamente, causerà un aumento della pressione. Se c'è una grande differenza di pressione, si verifica cavitazione (cavitazione)/rumore. Questi fenomeni possono portare alla fine prematura della durata della valvola e persino subire enormi perdite a causa di difetti di processo. Indipendentemente dalle condizioni operative specifiche, se i fattori di cui sopra possono essere completamente considerati e le contromisure corrispondenti possono essere prese nel processo di progettazione, può garantire il funzionamento sicuro e affidabile della valvola. Inoltre, ci sono sfide di progettazione relative a questioni ambientali, come perdite fuggitive. L'idrogeno è unico: piccole molecole, incolore, inodore ed esplosivo. Queste caratteristiche determinano la necessità assoluta di perdite zero.
Presso la stazione di liquefazione dell'idrogeno della costa occidentale di North Las Vegas,
Gli ingegneri delle valvole Wieland forniscono servizi tecnici
Soluzioni valvole
Indipendentemente dalla funzione e dal tipo specifici, le valvole per tutte le applicazioni di idrogeno liquido devono soddisfare alcuni requisiti comuni. Questi requisiti includono: il materiale della parte strutturale deve garantire che l'integrità strutturale sia mantenuta a temperature estremamente basse; Tutti i materiali devono avere proprietà naturali di sicurezza antincendio. Per lo stesso motivo, gli elementi di tenuta e l'imballaggio delle valvole idrogeno liquide devono anche soddisfare i requisiti di base sopra menzionati. L'acciaio inossidabile austenitico è un materiale ideale per le valvole idrogeno liquide. Ha un'eccellente resistenza all'impatto, una perdita di calore minima e può resistere a grandi gradienti di temperatura. Esistono altri materiali adatti anche a condizioni di idrogeno liquido, ma sono limitate a condizioni di processo specifiche. Oltre alla scelta dei materiali, alcuni dettagli di progettazione non devono essere trascurati, come estendere lo stelo della valvola e utilizzare una colonna d'aria per proteggere l'imballaggio di tenuta da temperature estreme basse. Inoltre, l'estensione dello stelo della valvola può essere dotata di un anello di isolamento per evitare la condensa. La progettazione di valvole in base a specifiche condizioni dell'applicazione aiuta a fornire soluzioni più ragionevoli a diverse sfide tecniche. Vellan offre valvole a farfalla in due diversi design: doppie valvole a farfalla di sede in metallo in metallo eccentrico e triplo. Entrambi i progetti hanno capacità di flusso bidirezionale. Progettando la forma del disco e la traiettoria di rotazione, è possibile ottenere un sigillo stretto. Non c'è cavità nel corpo della valvola in cui non esiste un mezzo residuo. Nel caso della doppia valvola a farfalla eccentrica di Velan, adotta il design di rotazione eccentrica del disco, combinato con il distintivo sistema di tenuta Velflex, per ottenere eccellenti prestazioni di tenuta della valvola. Questo design brevettato può resistere anche a grandi fluttuazioni di temperatura nella valvola. Il triplo disco eccentrico di Torqseal ha anche una traiettoria di rotazione appositamente progettata che aiuta a garantire che la superficie di tenuta del disco tocchi solo il sedile al momento di raggiungere la posizione della valvola chiusa e non si gratta. Pertanto, la coppia di chiusura della valvola può guidare il disco per ottenere posti a sedere conformi e produrre un effetto a cuneo sufficiente nella posizione della valvola chiusa, mentre si contatta uniformemente il disco con l'intera circonferenza della superficie di tenuta della sede. La conformità del sedile della valvola consente al corpo della valvola e al disco di avere una funzione di "autoregolazione", evitando così la crisi del disco durante le fluttuazioni della temperatura. L'albero della valvola in acciaio inossidabile rinforzato è in grado di alti cicli operativi e funziona agevolmente a temperature molto basse. Il doppio design eccentrico Velflex consente di servire la valvola online rapidamente e facilmente. Grazie all'alloggiamento laterale, il sedile e il disco possono essere ispezionati o serviti direttamente, senza la necessità di disassemblare l'attuatore o gli strumenti speciali.
Tianjin Tanggu Water-Seal Valve Co., Ltdstanno supportando la tecnologia altamente avanzata valvole sedute resilienti, comprese sedute resilientivalvola farfalla wafer, Valvola a farfalla Lug, Valvola a farfalla concentrica a doppia flangia, Valvola a farfalla eccentrica a doppia flangia,S-Strainer, valvola di bilanciamento,Valvola di controllo a doppia piastra wafer, ecc.
Tempo post: agosto-11-2023
