Vedelal vesinikul on ladustamisel ja transportimisel teatud eelised. Võrreldes vesinikuga on vedelal vesinikul (LH2) suurem tihedus ja selle ladustamiseks on vaja madalamat rõhku. Vesiniku temperatuur peab aga olema -253 °C, mis tähendab, et see on üsna keeruline. Äärmuslikud madalad temperatuurid ja süttimisoht muudavad vedela vesiniku ohtlikuks keskkonnaks. Sel põhjusel on ranged ohutusmeetmed ja kõrge töökindlus ventiilide projekteerimisel vastavate rakenduste jaoks kompromissituteks nõueteks.
Fadila Khelfaoui, Frédéric Blanquet
Velani ventiil (Velan)
Vedela vesiniku (LH2) rakendused.
Praegu kasutatakse ja proovitakse vedelat vesinikku kasutada mitmesugustel erilistel puhkudel. Lennunduses saab seda kasutada raketikütusena ja see võib tekitada ka lööklaineid transoonilistes tuuletunnelites. „Suure teaduse“ toel on vedelast vesinikust saanud ülijuhtivate süsteemide, osakestekiirendite ja tuumasünteesiseadmete võtmematerjal. Kuna inimeste soov säästva arengu järele kasvab, on vedelat vesinikku viimastel aastatel üha rohkem veoautosid ja laevu kütusena kasutanud. Ülaltoodud rakendusstsenaariumides on ventiilide tähtsus väga ilmne. Ventiilide ohutu ja usaldusväärne töö on vedela vesiniku tarneahela ökosüsteemi (tootmine, transport, ladustamine ja levitamine) lahutamatu osa. Vedela vesinikuga seotud toimingud on keerulised. Velanil on enam kui 30-aastane praktiline kogemus ja oskusteave kõrgjõudlusega ventiilide valdkonnas kuni -272 °C ning ta on pikka aega osalenud erinevates uuenduslikes projektides ning on selge, et ta on oma tugevustega võitnud vedela vesiniku teenuse tehnilised väljakutsed.
Projekteerimisfaasi väljakutsed
Rõhk, temperatuur ja vesiniku kontsentratsioon on kõik peamised tegurid, mida ventiili konstruktsiooni riskihindamisel uuritakse. Ventiili jõudluse optimeerimiseks mängivad otsustavat rolli konstruktsiooni ja materjali valik. Vedela vesiniku rakendustes kasutatavad ventiilid seisavad silmitsi täiendavate väljakutsetega, sealhulgas vesiniku kahjuliku mõjuga metallidele. Väga madalatel temperatuuridel peavad ventiilimaterjalid mitte ainult vastu pidama vesinikumolekulide rünnakule (mõned seotud kulumismehhanismid on akadeemilistes ringkondades endiselt arutlusel), vaid peavad ka säilitama normaalse töövõime pikka aega kogu oma elutsükli jooksul. Praeguse tehnoloogilise arengu taseme juures on tööstusharul piiratud teadmised mittemetalliliste materjalide rakendatavusest vesiniku rakendustes. Tihendusmaterjali valimisel on vaja seda tegurit arvesse võtta. Tõhus tihendus on samuti peamine konstruktsiooni toimivuse kriteerium. Vedela vesiniku ja ümbritseva õhu temperatuuri (toatemperatuuri) vahel on peaaegu 300 °C temperatuuride erinevus, mille tulemuseks on temperatuurigradient. Ventiili iga komponent läbib erineval määral soojuspaisumist ja -tõmbumist. See erinevus võib põhjustada kriitiliste tihenduspindade ohtlikku leket. Ventiili varre tihendustihedus on samuti konstruktsiooni keskmes. Üleminek külmast kuumale tekitab soojusvoo. Kaane õõnsuse kuumad osad võivad külmuda, mis võib häirida varre tihendusvõimet ja mõjutada ventiili töötamist. Lisaks tähendab äärmiselt madal temperatuur -253 °C, et on vaja parimat isolatsioonitehnoloogiat, et tagada ventiili vedela vesiniku hoidmine sellel temperatuuril, minimeerides samal ajal keemisest tingitud kadusid. Niikaua kui vedelale vesinikule kandub soojust, aurustub see ja lekib. Lisaks toimub isolatsiooni purunemiskohas hapniku kondenseerumine. Kui hapnik puutub kokku vesiniku või muude põlevate ainetega, suureneb tulekahju oht. Seetõttu, arvestades ventiilide võimalikku tulekahjuohtu, tuleb ventiilid konstrueerida plahvatuskindlaid materjale silmas pidades, samuti tulekindlaid ajameid, instrumente ja kaableid, millel kõigil on kõige rangemad sertifikaadid. See tagab ventiili nõuetekohase töötamise tulekahju korral. Suurem rõhk on samuti potentsiaalne oht, mis võib muuta ventiilid töökõlbmatuks. Kui vedel vesinik jääb ventiili korpuse õõnsusse kinni ning soojusülekanne ja vedela vesiniku aurustumine toimuvad samaaegselt, põhjustab see rõhu tõusu. Suure rõhuerinevuse korral tekib kavitatsioon (kavitatsioon)/müra. Need nähtused võivad viia ventiili kasutusea enneaegse lõppemiseni ja isegi suurte kaotusteni protsessidefektide tõttu. Sõltumata konkreetsetest töötingimustest, kui ülaltoodud tegureid saab täielikult arvesse võtta ja projekteerimisprotsessis võtta vastavaid vastumeetmeid, saab tagada ventiili ohutu ja usaldusväärse töö. Lisaks on projekteerimisel keskkonnaprobleemidega seotud väljakutseid, näiteks lenduv leke. Vesinik on ainulaadne: väikesed molekulid, värvitu, lõhnatu ja plahvatusohtlik. Need omadused määravad nulllekke absoluutse vajaduse.
Põhja-Las Vegase lääneranniku vesiniku veeldamisjaamas
Wielandi ventiiliinsenerid pakuvad tehnilisi teenuseid
Ventiililahendused
Olenemata konkreetsest funktsioonist ja tüübist peavad kõik vedela vesiniku rakenduste ventiilid vastama teatud ühistele nõuetele. Nende nõuete hulka kuuluvad: konstruktsiooniosa materjal peab tagama konstruktsiooni terviklikkuse säilimise äärmiselt madalatel temperatuuridel; kõigil materjalidel peavad olema loomulikud tuleohutusomadused. Samal põhjusel peavad ka vedela vesiniku ventiilide tihenduselemendid ja tihendid vastama eespool nimetatud põhinõuetele. Austeniitne roostevaba teras on vedela vesiniku ventiilide jaoks ideaalne materjal. Sellel on suurepärane löögikindlus, minimaalne soojuskadu ja see talub suuri temperatuurigradiente. On ka teisi materjale, mis sobivad samuti vedela vesiniku tingimustesse, kuid on piiratud konkreetsete protsessitingimustega. Lisaks materjalide valikule ei tohiks tähelepanuta jätta mõningaid konstruktsioonidetaile, näiteks ventiilivarre pikendamist ja õhukolonni kasutamist tihendi kaitsmiseks äärmiselt madalate temperatuuride eest. Lisaks saab ventiilivarre pikendust varustada isolatsioonirõngaga, et vältida kondenseerumist. Ventiilide projekteerimine vastavalt konkreetsetele rakendustingimustele aitab leida mõistlikumaid lahendusi erinevatele tehnilistele väljakutsetele. Vellan pakub liblikventiile kahes erinevas konstruktsioonis: kahekordse ekstsentrilise ja kolmekordse ekstsentrilise metalltihendiga liblikventiilid. Mõlemal konstruktsioonil on kahesuunaline vooluvõime. Ketta kuju ja pöörlemistrajektoori disainimisega on võimalik saavutada tihe tihend. Ventiili korpuses ei ole õõnsusi, kus ei oleks jääkkeskkonda. Velani topelt-ekstsentrilise liblikventiili puhul on kasutatud ketta ekstsentrilise pöörlemise disaini koos erilise VELFLEX tihendussüsteemiga, et saavutada suurepärane ventiili tihendusvõime. See patenteeritud disain talub isegi suuri temperatuurikõikumisi ventiilis. Ka TORQSEALi kolmekordsel ekstsentrilisel kettale on spetsiaalselt loodud pöörlemistrajektoor, mis aitab tagada, et ketta tihenduspind puudutab tihendit ainult ventiili suletud asendi saavutamise hetkel ega kriimustu. Seega saab ventiili sulgemismoment ajada ketta, et saavutada sobiv tihend ja tekitada suletud asendis piisav kiiluefekt, pannes ketta ühtlaselt puutuma kokku kogu tihendi tihenduspinna ümbermõõduga. Ventiili tihendi vastavus võimaldab ventiili korpusel ja kettal omada "isereguleeruvat" funktsiooni, vältides seeläbi ketta kinnikiilumist temperatuurikõikumiste ajal. Tugevdatud roostevabast terasest ventiilivõll on võimeline taluma pikki töötsükleid ja töötab sujuvalt väga madalatel temperatuuridel. VELFLEXi topelt-ekstsentriline disain võimaldab ventiili kiiresti ja lihtsalt võrgus hooldada. Tänu külgkorpusele saab tihendit ja ketast otse kontrollida või hooldada, ilma et oleks vaja ajamit lahti võtta või spetsiaalseid tööriistu kasutada.
Tianjin Tanggu veetihendi klapi Co., Ltdtoetavad kõrgtehnoloogilisi elastse sulguriga ventiile, sealhulgas elastse sulguriga ventiilevahvli liblikventiil, Lug liblikventiil, Topeltääriku kontsentriline liblikventiil, Topeltäärikuga ekstsentriline liblikventiil,Y-kurn, tasakaalustusventiil,Vahvli kahe plaadiga tagasilöögiklappjne.
Postituse aeg: 11. august 2023
