O hidróxeno líquido ten certas vantaxes no almacenamento e transporte. En comparación co hidróxeno, o hidróxeno líquido (LH2) ten unha maior densidade e require unha presión máis baixa para o seu almacenamento. Non obstante, o hidróxeno ten que estar a -253 °C para converterse en líquido, o que significa que é bastante difícil. As temperaturas extremadamente baixas e os riscos de inflamabilidade fan que o hidróxeno líquido sexa un medio perigoso. Por este motivo, as medidas de seguridade estritas e a alta fiabilidade son requisitos inflexibles ao deseñar válvulas para as aplicacións relevantes.
Por Fadila Khelfaoui, Frédéric Blanquet
Válvula Velan (Velan)
Aplicacións do hidróxeno líquido (LH2).
Na actualidade, o hidróxeno líquido úsase e inténtase empregar en diversas ocasións especiais. Na industria aeroespacial, pódese empregar como combustible para o lanzamento de foguetes e tamén pode xerar ondas de choque en túneles de vento transónicos. Apoiado pola "gran ciencia", o hidróxeno líquido converteuse nun material clave en sistemas supercondutores, aceleradores de partículas e dispositivos de fusión nuclear. A medida que medra o desexo da xente por un desenvolvemento sostible, o hidróxeno líquido foi utilizado como combustible por cada vez máis camións e barcos nos últimos anos. Nos escenarios de aplicación anteriores, a importancia das válvulas é moi obvia. O funcionamento seguro e fiable das válvulas é unha parte integral do ecosistema da cadea de subministración de hidróxeno líquido (produción, transporte, almacenamento e distribución). As operacións relacionadas co hidróxeno líquido son un reto. Con máis de 30 anos de experiencia práctica e coñecementos no campo das válvulas de alto rendemento ata -272 °C, Velan leva moito tempo participando en varios proxectos innovadores e está claro que gañou os desafíos técnicos do servizo de hidróxeno líquido coa súa forza.
Desafíos na fase de deseño
A presión, a temperatura e a concentración de hidróxeno son factores importantes que se examinan na avaliación de riscos do deseño dunha válvula. Para optimizar o rendemento da válvula, o deseño e a selección do material xogan un papel decisivo. As válvulas utilizadas en aplicacións de hidróxeno líquido enfróntanse a desafíos adicionais, incluídos os efectos adversos do hidróxeno sobre os metais. A temperaturas moi baixas, os materiais das válvulas non só deben soportar o ataque das moléculas de hidróxeno (algúns dos mecanismos de deterioración asociados aínda se debaten no ámbito académico), senón que tamén deben manter un funcionamento normal durante moito tempo ao longo do seu ciclo de vida. En termos do nivel actual de desenvolvemento tecnolóxico, a industria ten un coñecemento limitado da aplicabilidade dos materiais non metálicos nas aplicacións de hidróxeno. Ao elixir un material de selado, é necesario ter en conta este factor. Un selado eficaz tamén é un criterio clave de rendemento do deseño. Hai unha diferenza de temperatura de case 300 °C entre o hidróxeno líquido e a temperatura ambiente (temperatura ambiente), o que resulta nun gradiente de temperatura. Cada compoñente da válvula sufrirá diferentes graos de expansión e contracción térmica. Esta discrepancia pode levar a fugas perigosas de superficies de selado críticas. A estanquidade do vástago da válvula tamén é o foco do deseño. A transición de frío a quente crea fluxo de calor. As partes quentes da zona da cavidade da tapa poden conxelarse, o que pode interromper o rendemento de selado da hasta e afectar ao funcionamento da válvula. Ademais, a temperatura extremadamente baixa de -253 °C significa que se require a mellor tecnoloxía de illamento para garantir que a válvula poida manter o hidróxeno líquido a esta temperatura e minimizar as perdas causadas pola ebulición. Mentres haxa transferencia de calor ao hidróxeno líquido, este evaporarase e terá fugas. Non só iso, senón que se produce condensación de osíxeno no punto de rotura do illamento. Unha vez que o osíxeno entra en contacto co hidróxeno ou outros combustibles, o risco de incendio aumenta. Polo tanto, tendo en conta o risco de incendio ao que se poden enfrontar as válvulas, estas deben deseñar tendo en conta os materiais a proba de explosións, así como os actuadores, a instrumentación e os cables resistentes ao lume, todos coas certificacións máis estritas. Isto garante que a válvula funcione correctamente en caso de incendio. O aumento da presión tamén é un risco potencial que pode facer que as válvulas sexan inoperables. Se o hidróxeno líquido queda atrapado na cavidade do corpo da válvula e se producen a transferencia de calor e a evaporación do hidróxeno líquido ao mesmo tempo, provocará un aumento da presión. Se hai unha gran diferenza de presión, prodúcese cavitación (cavitación)/ruído. Estes fenómenos poden levar ao final prematuro da vida útil da válvula e mesmo sufrir enormes perdas debido a defectos no proceso. Independentemente das condicións de funcionamento específicas, se se poden ter en conta plenamente os factores anteriores e se poden tomar as contramedidas correspondentes no proceso de deseño, pódese garantir o funcionamento seguro e fiable da válvula. Ademais, existen desafíos de deseño relacionados con cuestións ambientais, como as fugas fuxitivas. O hidróxeno é único: moléculas pequenas, incoloro, inodoro e explosivo. Estas características determinan a necesidade absoluta de fugas cero.
Na estación de licuefacción de hidróxeno da costa oeste de North Las Vegas,
Os enxeñeiros de Wieland Valve prestan servizos técnicos
Solucións de válvulas
Independentemente da función e o tipo específicos, as válvulas para todas as aplicacións de hidróxeno líquido deben cumprir algúns requisitos comúns. Estes requisitos inclúen: o material da parte estrutural debe garantir que a integridade estrutural se manteña a temperaturas extremadamente baixas; todos os materiais deben ter propiedades naturais de seguridade contra incendios. Pola mesma razón, os elementos de selado e a empaquetadura das válvulas de hidróxeno líquido tamén deben cumprir os requisitos básicos mencionados anteriormente. O aceiro inoxidable austenítico é un material ideal para as válvulas de hidróxeno líquido. Ten unha excelente resistencia ao impacto, unha perda de calor mínima e pode soportar grandes gradientes de temperatura. Hai outros materiais que tamén son axeitados para condicións de hidróxeno líquido, pero están limitados a condicións de proceso específicas. Ademais da elección dos materiais, non se deben pasar por alto algúns detalles de deseño, como a extensión do vástago da válvula e o uso dunha columna de aire para protexer o empaquetadura de selado de temperaturas extremadamente baixas. Ademais, a extensión do vástago da válvula pode equiparse cun anel de illamento para evitar a condensación. Deseñar válvulas segundo as condicións de aplicación específicas axuda a dar solucións máis razoables a diferentes desafíos técnicos. Vellan ofrece válvulas de bolboreta en dous deseños diferentes: válvulas de bolboreta de asento metálico dobre excéntricas e triplo excéntricas. Ambos os deseños teñen capacidade de fluxo bidireccional. Ao deseñar a forma do disco e a traxectoria de rotación, pódese conseguir un selado hermético. Non hai cavidade no corpo da válvula onde non haxa medio residual. No caso da válvula de bolboreta de dobre excéntrica Velan, adopta o deseño de rotación excéntrica do disco, combinado co distintivo sistema de selado VELFLEX, para lograr un excelente rendemento de selado da válvula. Este deseño patentado pode soportar incluso grandes flutuacións de temperatura na válvula. O disco triplo excéntrico TORQSEAL tamén ten unha traxectoria de rotación especialmente deseñada que axuda a garantir que a superficie de selado do disco só toque o asento no momento de alcanzar a posición pechada da válvula e non se raie. Polo tanto, o par de peche da válvula pode impulsar o disco para lograr un asento flexible e producir un efecto de cuña suficiente na posición pechada da válvula, ao tempo que fai que o disco entre en contacto uniformemente con toda a circunferencia da superficie de selado do asento. A flexibilidade do asento da válvula permite que o corpo da válvula e o disco teñan unha función de "autoaxuste", evitando así o bloqueo do disco durante as flutuacións de temperatura. O eixe da válvula de aceiro inoxidable reforzado é capaz de ciclos de funcionamento elevados e funciona sen problemas a temperaturas moi baixas. O deseño dobre excéntrico VELFLEX permite que a válvula sexa revisada en liña de forma rápida e sinxela. Grazas á carcasa lateral, o asento e o disco pódense inspeccionar ou manter directamente, sen necesidade de desmontar o actuador nin ferramentas especiais.
Tianjin Tanggu Water-Seal Valve Co., Ltdadmiten válvulas de asento resiliente de tecnoloxía altamente avanzada, incluídas válvulas de asento resilienteválvula de bolboreta de oblea, Válvula de bolboreta Lug, Válvula de bolboreta concéntrica de dobre brida, Válvula de bolboreta excéntrica de dobre brida,coador en Y, válvula de equilibrio,Válvula de retención de dobre placa Wafer, etc.
Data de publicación: 11 de agosto de 2023
