Vloeibare waterstof heeft bepaalde voordelen in opslag en transport. In vergelijking met waterstof heeft vloeibare waterstof (LH2) een hogere dichtheid en vereist een lagere druk voor opslag. Waterstof moet echter -253 ° C zijn om vloeibaar te worden, wat betekent dat het vrij moeilijk is. Extreme lage temperaturen en ontvlambaarheidsrisico's maken vloeibare waterstof een gevaarlijk medium. Om deze reden zijn strikte veiligheidsmaatregelen en hoge betrouwbaarheid compromisloze vereisten bij het ontwerpen van kleppen voor de relevante toepassingen.
Door Fadila Khelfaoui, Frédéric Blanquet
Velan -klep (velan)
Toepassingen van vloeibare waterstof (LH2).
Momenteel wordt vloeibare waterstof gebruikt en geprobeerd te worden gebruikt in verschillende speciale gelegenheden. In de ruimtevaart kan het worden gebruikt als een raketlanceringsbrandstof en kan het ook schokgolven genereren in transonische windtunnels. Gesteund door 'Big Science', is vloeibare waterstof een belangrijk materiaal geworden in supergeleidende systemen, deeltjesversnellers en nucleaire fusie -apparaten. Naarmate de wens van mensen naar duurzame ontwikkeling groeit, is vloeibare waterstof de afgelopen jaren door meer en meer vrachtwagens en meer vrachtwagens gebruikt. In de bovenstaande toepassingsscenario's is het belang van kleppen heel duidelijk. De veilige en betrouwbare werking van kleppen is een integraal onderdeel van het ecosysteem van de vloeibare waterstof supply chain (productie, transport, opslag en distributie). Operaties met betrekking tot vloeibare waterstof zijn een uitdaging. Met meer dan 30 jaar praktische ervaring en expertise op het gebied van krachtige kleppen tot -272 ° C is Velan al lang betrokken bij verschillende innovatieve projecten, en het is duidelijk dat het de technische uitdagingen van de vloeibare waterstofservice met zijn kracht heeft gewonnen.
Uitdagingen in de ontwerpfase
Druk, temperatuur en waterstofconcentratie zijn allemaal belangrijke factoren die worden onderzocht in een risicobeoordeling van de klepontwerp. Om de klepprestaties te optimaliseren, spelen ontwerp- en materiaalselectie een beslissende rol. Kleppen die worden gebruikt in vloeibare waterstoftoepassingen staan voor extra uitdagingen, waaronder de nadelige effecten van waterstof op metalen. Bij zeer lage temperaturen moeten klepmaterialen niet alleen bestand zijn tegen de aanval van waterstofmoleculen (sommige van de bijbehorende achteruitgangsmechanismen worden nog steeds besproken in de academische wereld), maar moeten ook gedurende hun levenscyclus een normale werking handhaven. Wat het huidige niveau van technologische ontwikkeling betreft, heeft de industrie een beperkte kennis van de toepasbaarheid van niet-metalen materialen in waterstoftoepassingen. Bij het kiezen van een afdichtmateriaal is het noodzakelijk om deze factor in aanmerking te nemen. Effectieve afdichting is ook een belangrijk criterium voor ontwerpprestaties. Er is een temperatuurverschil van bijna 300 ° C tussen vloeibare waterstof en omgevingstemperatuur (kamertemperatuur), wat resulteert in een temperatuurgradiënt. Elke component van de klep ondergaat verschillende graden van thermische expansie en samentrekking. Deze discrepantie kan leiden tot gevaarlijke lekkage van kritieke afdichtingsoppervlakken. De afdichtheid van de klepstam is ook de focus van het ontwerp. De overgang van koud naar heet zorgt voor warmtestroom. Hete delen van het bonnetholte kunnen bevriezen, wat de afwijzingsprestaties van de stengel kan verstoren en de werking van de klep kan beïnvloeden. Bovendien betekent de extreem lage temperatuur van -253 ° C dat de beste isolatietechnologie vereist is om ervoor te zorgen dat de klep vloeibare waterstof bij deze temperatuur kan handhaven, terwijl de verliezen veroorzaakt door koken worden geminimaliseerd. Zolang er warmte wordt overgedragen naar vloeibare waterstof, zal het verdampen en lekken. Niet alleen dat, zuurstofcondensatie vindt plaats op het breekpunt van de isolatie. Zodra zuurstof in contact komt met waterstof of andere brandbare schulden, neemt het risico op brand toe. Daarom, gezien het brandrisico waarmee kleppen kunnen worden geconfronteerd, moeten kleppen worden ontworpen met explosieverdichte materialen in gedachten, evenals brandweerbestendige actuatoren, instrumentatie en kabels, allemaal met de strengste certificeringen. Dit zorgt ervoor dat de klep correct werkt in het geval van een brand. Verhoogde druk is ook een potentieel risico dat kleppen kan worden uitgevoerd. Als vloeibare waterstof vastzit in de holte van het kleplichaam en warmteoverdracht en vloeibare waterstofverdamping tegelijkertijd optreden, zal dit een toename van de druk veroorzaken. Als er een groot drukverschil is, treedt cavitatie (cavitatie)/ruis op. Deze fenomenen kunnen leiden tot het voortijdige einde van de levensduur van de klep en zelfs enorme verliezen lijden als gevolg van procesdefecten. Ongeacht de specifieke bedrijfsomstandigheden, als de bovenstaande factoren volledig kunnen worden overwogen en bijbehorende tegenmaatregelen kunnen worden genomen in het ontwerpproces, kan het zorgen voor de veilige en betrouwbare werking van de klep. Bovendien zijn er ontwerpuitdagingen met betrekking tot milieuproblemen, zoals voortvluchtige lekkage. Waterstof is uniek: kleine moleculen, kleurloos, geurloos en explosief. Deze kenmerken bepalen de absolute noodzaak van nullekkage.
Op het noordelijke Las Vegas West Coast waterstof liquefaction station,
Wieland Valve Engineers bieden technische diensten
Klepoplossingen
Ongeacht de specifieke functie en het type, moeten kleppen voor alle vloeibare waterstoftoepassingen voldoen aan enkele gemeenschappelijke vereisten. Deze vereisten omvatten: het materiaal van het structurele gedeelte moet ervoor zorgen dat de structurele integriteit bij extreem lage temperaturen wordt gehandhaafd; Alle materialen moeten eigenschappen van natuurlijke brandveiligheid hebben. Om dezelfde reden moeten de afdichtelementen en het inpakken van vloeibare waterstofkleppen ook voldoen aan de hierboven genoemde basisvereisten. Austenitisch roestvrij staal is een ideaal materiaal voor vloeibare waterstofkleppen. Het heeft een uitstekende impactsterkte, minimaal warmteverlies en kan grote temperatuurgradiënten weerstaan. Er zijn andere materialen die ook geschikt zijn voor vloeibare waterstofomstandigheden, maar beperkt zijn tot specifieke procesomstandigheden. Naast de keuze van materialen, mogen sommige ontwerpdetails niet over het hoofd worden gezien, zoals het uitbreiden van de klepsteel en het gebruik van een luchtkolom om de afdichtingsverpakking te beschermen tegen extreme lage temperaturen. Bovendien kan de uitbreiding van de klepstam worden uitgerust met een isolatiering om condensatie te voorkomen. Het ontwerpen van kleppen volgens specifieke applicatiecondities helpt om redelijke oplossingen te bieden voor verschillende technische uitdagingen. Vellan biedt vlinderkleppen in twee verschillende ontwerpen: dubbele excentrieke en drievoudige excentrieke vlinderkleppen metalen stoelen. Beide ontwerpen hebben bidirectionele stroomcapaciteit. Door de schijfvorm en het rotatietraject te ontwerpen, kan een strakke afdichting worden bereikt. Er is geen holte in het kleplichaam waar geen restmedium is. In het geval van de Velan Double Excentric Butterfly -klep neemt het het schijf -excentrieke rotatieontwerp aan, gecombineerd met het onderscheidende velflex afdichtsysteem, om uitstekende klepafdichtingsprestaties te bereiken. Dit gepatenteerde ontwerp is bestand tegen zelfs grote temperatuurschommelingen in de klep. De TorqSeal Triple Excentric Disc heeft ook een speciaal ontworpen rotatietraject dat ervoor zorgt dat het schijfafdichtingsoppervlak de stoel alleen raakt op het moment van het bereiken van de gesloten kleppositie en niet krabt. Daarom kan het slotkoppel van de klep de schijf aandrijven om een compatibele zitplaatsen te bereiken en een voldoende wigeffect te produceren in de gesloten kleppositie, terwijl de schijf gelijkmatig contact maakt met de gehele omtrek van het stoelafdichtingsoppervlak. Door de naleving van de klepstoel kan de kleplichaam en -schijf een "zelf-afstellende" functie hebben, waardoor de inbeslagname van de schijf tijdens temperatuurschommelingen wordt vermeden. De versterkte roestvrijstalen klepas is in staat tot hoge bedrijfscycli en werkt soepel bij zeer lage temperaturen. Met het Velflex Double Excentric Design kan de klep snel en gemakkelijk online worden onderhouden. Dankzij de zijbehuizing kunnen de stoel en de schijf direct worden geïnspecteerd of onderhouden, zonder dat de actuator of speciale gereedschappen hoeven te demonteren.
Tianjin Tanggu Water-Seal Valve Co., LtdOndersteuning van zeer geavanceerde technologie veerkrachtige zittende kleppen, inclusief veerkrachtige zitplaatsenWafer vlinderklep, Lug Butterfly -klep, Dubbele flens concentrische vlinderklep, Dubbele flens excentrieke vlinderklep,Y-strainer, Balancing Valve,Wafel met dubbele plaat terugslagklep, etc.
Posttijd: aug-11-2023
