Sıvı hidrojenin depolama ve taşımada bazı avantajları vardır. Hidrojene kıyasla sıvı hidrojen (LH2), daha yüksek bir yoğunluğa sahiptir ve depolama için daha düşük basınç gerektirir. Ancak hidrojenin sıvı hale gelmesi için -253°C'ye ulaşması gerekir, bu da oldukça zor olduğu anlamına gelir. Aşırı düşük sıcaklıklar ve yanıcılık riskleri, sıvı hidrojeni tehlikeli bir ortam haline getirir. Bu nedenle, ilgili uygulamalar için vana tasarımında sıkı güvenlik önlemleri ve yüksek güvenilirlik, tavizsiz gerekliliklerdir.
Yazan: Fadila Khelfaoui, Frédéric Blanquet
Velan valfi (Velan)
Sıvı hidrojenin (LH2) uygulamaları.
Günümüzde sıvı hidrojen çeşitli özel durumlarda kullanılmakta ve kullanılmaya çalışılmaktadır. Havacılık ve uzay sektöründe roket fırlatma yakıtı olarak kullanılabilmekte ve ayrıca transsonik rüzgar tünellerinde şok dalgaları üretebilmektedir. "Büyük bilim" tarafından desteklenen sıvı hidrojen, süperiletken sistemlerde, parçacık hızlandırıcılarında ve nükleer füzyon cihazlarında önemli bir malzeme haline gelmiştir. İnsanların sürdürülebilir kalkınma arzusu arttıkça, sıvı hidrojen son yıllarda giderek daha fazla kamyon ve gemi tarafından yakıt olarak kullanılmaktadır. Yukarıdaki uygulama senaryolarında, vanaların önemi oldukça açıktır. Vanaların güvenli ve güvenilir çalışması, sıvı hidrojen tedarik zinciri ekosisteminin (üretim, taşıma, depolama ve dağıtım) ayrılmaz bir parçasıdır. Sıvı hidrojenle ilgili operasyonlar zorludur. -272°C'ye kadar yüksek performanslı vanalar alanında 30 yılı aşkın pratik deneyim ve uzmanlığa sahip olan Velan, uzun süredir çeşitli yenilikçi projelerde yer almaktadır ve gücüyle sıvı hidrojen hizmetinin teknik zorluklarını aştığı açıktır.
Tasarım aşamasındaki zorluklar
Basınç, sıcaklık ve hidrojen konsantrasyonu, bir vana tasarımı risk değerlendirmesinde incelenen temel faktörlerdir. Vana performansını optimize etmek için tasarım ve malzeme seçimi belirleyici bir rol oynar. Sıvı hidrojen uygulamalarında kullanılan vanalar, hidrojenin metaller üzerindeki olumsuz etkileri de dahil olmak üzere ek zorluklarla karşı karşıyadır. Çok düşük sıcaklıklarda, vana malzemeleri yalnızca hidrojen moleküllerinin saldırısına dayanmakla kalmamalı (ilgili bozulma mekanizmalarından bazıları akademide hala tartışılmaktadır), aynı zamanda kullanım ömürleri boyunca uzun süre normal çalışmasını sürdürmelidir. Mevcut teknolojik gelişme düzeyi göz önüne alındığında, endüstrinin hidrojen uygulamalarında metal olmayan malzemelerin uygulanabilirliği konusunda sınırlı bilgisi bulunmaktadır. Bir sızdırmazlık malzemesi seçerken bu faktörün dikkate alınması gerekir. Etkili sızdırmazlık aynı zamanda önemli bir tasarım performans kriteridir. Sıvı hidrojen ile ortam sıcaklığı (oda sıcaklığı) arasında yaklaşık 300°C'lik bir sıcaklık farkı vardır ve bu da bir sıcaklık gradyanına neden olur. Vananın her bir bileşeni farklı ısıl genleşme ve büzülme derecelerine maruz kalacaktır. Bu tutarsızlık, kritik sızdırmazlık yüzeylerinde tehlikeli sızıntılara yol açabilir. Vana gövdesinin sızdırmazlık sızdırmazlığı da tasarımın odak noktasıdır. Soğuktan sıcağa geçiş, ısı akışı yaratır. Kaput boşluğu alanının sıcak kısımları donabilir ve bu da gövde sızdırmazlık performansını bozarak vananın çalışabilirliğini etkileyebilir. Ayrıca, -253°C'lik son derece düşük sıcaklık, vananın sıvı hidrojeni bu sıcaklıkta tutarken kaynama kaynaklı kayıpları en aza indirmesini sağlamak için en iyi yalıtım teknolojisinin gerekli olduğu anlamına gelir. Sıvı hidrojene ısı aktarıldığı sürece, hidrojen buharlaşacak ve sızacaktır. Dahası, yalıtımın kırılma noktasında oksijen yoğuşması meydana gelir. Oksijen, hidrojen veya diğer yanıcı maddelerle temas ettiğinde yangın riski artar. Bu nedenle, vanaların karşılaşabileceği yangın riski göz önünde bulundurularak, vanalar patlamaya dayanıklı malzemeler, yangına dayanıklı aktüatörler, enstrümantasyon ve kablolar kullanılarak tasarlanmalı ve hepsi en sıkı sertifikalara sahip olmalıdır. Bu, yangın durumunda vananın düzgün çalışmasını sağlar. Artan basınç da vanaları çalışmaz hale getirebilecek potansiyel bir risktir. Sıvı hidrojen vana gövdesinin boşluğunda sıkışırsa ve aynı anda ısı transferi ve sıvı hidrojen buharlaşması meydana gelirse, bu basınçta bir artışa neden olur. Büyük bir basınç farkı varsa, kavitasyon (kavitasyon)/gürültü meydana gelir. Bu olaylar, vananın hizmet ömrünün erken bitmesine ve hatta proses hataları nedeniyle büyük kayıplara yol açabilir. Belirli çalışma koşullarından bağımsız olarak, yukarıdaki faktörler tasarım sürecinde tam olarak dikkate alınır ve ilgili önlemler alınırsa, vananın güvenli ve güvenilir bir şekilde çalışması sağlanabilir. Ayrıca, kaçak sızıntı gibi çevresel sorunlarla ilgili tasarım zorlukları da mevcuttur. Hidrojen benzersizdir: küçük moleküller, renksiz, kokusuz ve patlayıcıdır. Bu özellikler, sıfır sızıntının mutlak gerekliliğini belirler.
Kuzey Las Vegas Batı Yakası Hidrojen Sıvılaştırma istasyonunda,
Wieland Valve mühendisleri teknik hizmetler sağlıyor
Vana çözümleri
Belirli işlevi ve türü ne olursa olsun, tüm sıvı hidrojen uygulamaları için vanalar bazı ortak gereklilikleri karşılamalıdır. Bu gereklilikler şunlardır: yapısal parçanın malzemesi, yapısal bütünlüğün son derece düşük sıcaklıklarda bile korunmasını sağlamalıdır; tüm malzemeler doğal yangın güvenliği özelliklerine sahip olmalıdır. Aynı nedenle, sıvı hidrojen vanalarının sızdırmazlık elemanları ve contaları da yukarıda belirtilen temel gereklilikleri karşılamalıdır. Östenitik paslanmaz çelik, sıvı hidrojen vanaları için ideal bir malzemedir. Mükemmel darbe dayanımına, minimum ısı kaybına sahiptir ve yüksek sıcaklık gradyanlarına dayanabilir. Sıvı hidrojen koşulları için uygun olan, ancak belirli proses koşullarıyla sınırlı olan başka malzemeler de mevcuttur. Malzeme seçimine ek olarak, vana milinin uzatılması ve sızdırmazlık contasının aşırı düşük sıcaklıklardan korunması için hava sütunu kullanılması gibi bazı tasarım detayları göz ardı edilmemelidir. Ayrıca, vana milinin uzatılması, yoğuşmayı önlemek için bir yalıtım halkası ile donatılabilir. Vanaların belirli uygulama koşullarına göre tasarlanması, farklı teknik zorluklara daha makul çözümler sunulmasına yardımcı olur. Vellan, kelebek vanaları iki farklı tasarımda sunmaktadır: çift eksantrik ve üç eksantrik metal yataklı kelebek vanalar. Her iki tasarım da çift yönlü akış kapasitesine sahiptir. Disk şekli ve dönüş yörüngesi tasarlanarak sıkı bir sızdırmazlık sağlanabilir. Vana gövdesinde artık madde bulunmayan bir boşluk bulunmaz. Velan çift eksantrik kelebek vanada, mükemmel vana sızdırmazlık performansı elde etmek için disk eksantrik dönüş tasarımı, özgün VELFLEX sızdırmazlık sistemiyle birleştirilmiştir. Bu patentli tasarım, vanadaki büyük sıcaklık dalgalanmalarına bile dayanabilir. TORQSEAL üçlü eksantrik disk ayrıca, disk sızdırmazlık yüzeyinin yalnızca kapalı vana konumuna ulaştığı anda yuvaya temas etmesini ve çizilmemesini sağlayan özel olarak tasarlanmış bir dönüş yörüngesine sahiptir. Bu nedenle, vananın kapanma torku, diski uyumlu bir oturma sağlayacak şekilde hareket ettirebilir ve kapalı vana konumunda yeterli bir kama etkisi yaratırken, diskin yuva sızdırmazlık yüzeyinin tüm çevresiyle eşit şekilde temas etmesini sağlar. Vana yuvasının esnekliği, vana gövdesi ve diskin "kendi kendini ayarlama" işlevine sahip olmasını sağlayarak sıcaklık dalgalanmaları sırasında diskin sıkışmasını önler. Güçlendirilmiş paslanmaz çelik valf mili, yüksek çalışma çevrimlerine dayanıklıdır ve çok düşük sıcaklıklarda sorunsuz çalışır. VELFLEX çift eksantrik tasarımı, valfin hızlı ve kolay bir şekilde çevrimiçi olarak bakımını sağlar. Yan muhafaza sayesinde, aktüatörün veya özel aletlerin sökülmesine gerek kalmadan, yatak ve disk doğrudan kontrol edilebilir veya bakımı yapılabilir.
Tianjin Tanggu Su Contalı Vana Co, ltdesnek oturmalı valfler de dahil olmak üzere son derece gelişmiş teknolojiye sahip esnek oturmalı valfleri desteklemektedirgofret kelebek vana, Lug kelebek vanası, Çift flanşlı konsantrik kelebek vana, Çift flanşlı eksantrik kelebek vana,Y-süzgeç, dengeleme vanası,Wafer çift plakalı çek valf, vesaire.
Gönderi zamanı: 11 Ağustos 2023
