Flüssiger Wasserstoff hat bestimmte Vorteile bei der Lagerung und dem Transport. Im Vergleich zu Wasserstoff hat flüssiger Wasserstoff (LH2) eine höhere Dichte und erfordert einen geringeren Druck für die Lagerung. Wasserstoff muss jedoch -253 ° C sein, um flüssig zu werden, was bedeutet, dass es ziemlich schwierig ist. Extrem niedrige Temperaturen und Entflammbarkeitsrisiken machen flüssigen Wasserstoff zu einem gefährlichen Medium. Aus diesem Grund sind strenge Sicherheitsmaßnahmen und hohe Zuverlässigkeitsanforderungen bei der Gestaltung von Ventilen für die relevanten Anwendungen kompromisslos.
Von Fadila Khelfaoui, Frédéric Blanquet
Velanventil (Velan)
Anwendungen von flüssigem Wasserstoff (LH2).
Gegenwärtig wird flüssiger Wasserstoff verwendet und versucht, in verschiedenen besonderen Anlässen verwendet zu werden. In der Luft- und Raumfahrt kann es als Raketenstartkraftstoff verwendet werden und können auch Stoßwellen in transonischen Windtunneln erzeugen. Von „Big Science“ unterstützt, ist flüssiger Wasserstoff zu einem Schlüsselmaterial in supraleitenden Systemen, Partikelbeschleunigern und Kernfusionsgeräten geworden. Mit zunehmendem Wunsch der Menschen nach nachhaltiger Entwicklung wurde in den letzten Jahren flüssige Wasserstoff von immer mehr Lastwagen und Schiffen als Brennstoff verwendet. In den obigen Anwendungsszenarien ist die Bedeutung von Ventilen sehr offensichtlich. Der sichere und zuverlässige Betrieb von Ventilen ist ein wesentlicher Bestandteil des Ökosystems der flüssigen Wasserstoffversorgungskette (Produktion, Transport, Lagerung und Verteilung). Operationen im Zusammenhang mit flüssigen Wasserstoff sind eine Herausforderung. Mit mehr als 30 Jahren praktischer Erfahrung und Expertise auf dem Gebiet der Hochleistungsventile bis zu -272 ° C ist Velan seit langem an verschiedenen innovativen Projekten beteiligt, und es ist klar, dass es die technischen Herausforderungen des flüssigen Wasserstoffdienstes mit seiner Stärke gewonnen hat.
Herausforderungen in der Designphase
Druck, Temperatur und Wasserstoffkonzentration sind alle wichtigen Faktoren, die in einer Ventilkonstruktionsrisikobewertung untersucht werden. Um die Ventilleistung zu optimieren, spielen Design und Materialauswahl eine entscheidende Rolle. Ventile, die in flüssigen Wasserstoffanwendungen verwendet werden, stehen vor zusätzlichen Herausforderungen, einschließlich der nachteiligen Auswirkungen von Wasserstoff auf Metalle. Bei sehr niedrigen Temperaturen müssen Ventilmaterial nicht nur dem Angriff von Wasserstoffmolekülen standhalten (einige der damit verbundenen Verschlechterungsmechanismen werden in der Wissenschaft noch diskutiert), sondern müssen auch über ihren Lebenszyklus den normalen Betrieb über einen längeren Zeitraum beibehalten. In Bezug auf die aktuelle technologische Entwicklung verfügt die Branche über begrenzte Kenntnisse über die Anwendbarkeit nicht-metallischer Materialien in Wasserstoffanwendungen. Bei der Auswahl eines Versiegelungsmaterials ist es erforderlich, diesen Faktor zu berücksichtigen. Eine effektive Versiegelung ist auch ein wichtiges Kriterium für die Entwurfsleistung. Es gibt eine Temperaturdifferenz von fast 300 ° C zwischen flüssigem Wasserstoff und Umgebungstemperatur (Raumtemperatur), was zu einem Temperaturgradienten führt. Jede Komponente des Ventils unterliegt unterschiedlichen Graden der thermischen Expansion und Kontraktion. Diese Diskrepanz kann zu einer gefährlichen Leckage kritischer Versiegelungsflächen führen. Die Versiegelung des Ventilstamms steht auch im Mittelpunkt des Designs. Der Übergang von kalt zu heiß erzeugt Wärmefluss. Heiße Teile des Motorhaubenhöhlenbereichs können einfrieren, was die Stammversiegelungsleistung stören und den Betrieb der Ventile beeinflussen kann. Darüber hinaus bedeutet die extrem niedrige Temperatur von -253 ° C, dass die beste Isolierungstechnologie erforderlich ist, um sicherzustellen, dass das Ventil flüssigen Wasserstoff bei dieser Temperatur aufrechterhalten und gleichzeitig durch das Kochen verursachte Verluste minimiert. Solange Wärme in flüssigen Wasserstoff übertragen wird, verdampft und leckt es. Darüber hinaus tritt an der Bruchstelle der Isolierung Sauerstoffkondensation auf. Sobald Sauerstoff mit Wasserstoff oder anderen Brennstoffen in Kontakt kommt, steigt das Brandgefahr. In Anbetracht des Brandrisikos, dem Ventile konfrontiert werden können, müssen Ventile daher mit explosionssicheren Materialien sowie feuerresistenten Aktuatoren, Instrumenten und Kabeln ausgelegt sein, die alle die strengsten Zertifizierungen haben. Dies stellt sicher, dass das Ventil im Falle eines Brandes ordnungsgemäß funktioniert. Ein erhöhter Druck ist auch ein potenzielles Risiko, das die Ventile nicht funktionsfähig machen kann. Wenn flüssiger Wasserstoff im Hohlraum des Ventilkörpers eingeschlossen ist, und gleichzeitig die Verdampfung des Flüssigkeitswasserstoffs treten auf, führt dies zu einem Anstieg des Drucks. Wenn es eine große Druckdifferenz gibt, tritt Kavitation (Kavitation)/Rauschen auf. Diese Phänomene können zum vorzeitigen Ende der Lebensdauer des Ventils führen und sogar aufgrund von Prozessfehlern enorme Verluste erleiden. Unabhängig von den spezifischen Betriebsbedingungen können die oben genannten Faktoren vollständig in Betracht gezogen werden und entsprechende Gegenmaßnahmen im Entwurfsprozess eingenommen werden, sondern den sicheren und zuverlässigen Betrieb des Ventils sicherstellen. Darüber hinaus gibt es Designherausforderungen im Zusammenhang mit Umweltproblemen wie flüchtiger Leckage. Wasserstoff ist einzigartig: kleine Moleküle, farblos, geruchlos und explosiv. Diese Eigenschaften bestimmen die absolute Notwendigkeit von Null -Leckagen.
An der North Las Vegas West Coast Waterstoff Flüssigungsstation,
Wieland -Ventilingenieure bieten technische Dienstleistungen an
Ventillösungen
Unabhängig von der spezifischen Funktion und dem Typ müssen die Ventile für alle flüssigen Wasserstoffanwendungen einige häufige Anforderungen erfüllen. Diese Anforderungen umfassen: Das Material des strukturellen Teils muss sicherstellen, dass die strukturelle Integrität bei extrem niedrigen Temperaturen aufrechterhalten wird. Alle Materialien müssen natürliche Eigenschaften des Brandschutzes haben. Aus dem gleichen Grund müssen die Dichtelemente und die Verpackung von flüssigen Wasserstoffventilen auch die oben genannten grundlegenden Anforderungen erfüllen. Austenitischer Edelstahl ist ein ideales Material für flüssige Wasserstoffventile. Es hat eine hervorragende Aufprallfestigkeit, einen minimalen Wärmeverlust und kann großen Temperaturgradienten standhalten. Es gibt auch andere Materialien, die auch für flüssige Wasserstoffbedingungen geeignet sind, jedoch auf bestimmte Prozessbedingungen beschränkt sind. Zusätzlich zur Auswahl der Materialien sollten einige Entwurfsdetails nicht übersehen werden, z. B. die Erweiterung des Ventilstamms und die Verwendung einer Luftsäule, um die Versiegelungspackung vor extrem niedrigen Temperaturen zu schützen. Darüber hinaus kann die Erweiterung des Ventilstamms mit einem Isolationsring ausgestattet werden, um Kondensation zu vermeiden. Das Entwerfen von Ventilen nach bestimmten Anwendungsbedingungen trägt dazu bei, vernünftigere Lösungen für unterschiedliche technische Herausforderungen zu geben. Vellan bietet Schmetterlingsventile in zwei verschiedenen Konstruktionen an: doppelte exzentrische und dreifach exzentrische Metall -Sitz -Schmetterlingsventile. Beide Konstruktionen haben eine bidirektionale Durchflussfähigkeit. Durch Entwerfen der Scheibenform und der Rotationsbahn kann eine enge Dichtung erreicht werden. Es gibt keinen Hohlraum im Ventilkörper, in dem es kein Restmedium gibt. Im Fall des velan -doppelten exzentrischen Schmetterlingsventils nimmt es das exzentrische Disk -Rotationsdesign in Kombination mit dem charakteristischen Velflex -Dichtungssystem an, um eine hervorragende Ventilversiegelungsleistung zu erzielen. Dieses patentierte Design kann sogar große Temperaturschwankungen im Ventil standhalten. Die Torqseal Triple Excentric Disc verfügt außerdem über eine speziell entwickelte Rotationsbahn, mit der sichergestellt wird, dass die Scheibendichtungsfläche den Sitz nur zum Erreichen der Position geschlossener Ventils berührt und nicht kratzt. Daher kann das Schließdrehmoment des Ventils die Scheibe fahren, um konforme Sitzplätze zu erzielen, und einen ausreichenden Keileffekt in der Position des geschlossenen Ventils erzeugen, während die Scheibe gleichmäßig mit dem gesamten Umfang der Sitzdichtungsfläche in Kontakt kommt. Die Einhaltung des Ventilsitzes ermöglicht es dem Ventilkörper und der Scheibe, eine „selbstanpassende“ Funktion zu haben, wodurch die Beschlagnahme der Scheibe bei Temperaturschwankungen vermieden wird. Die verstärkte Schacht mit Edelstahlventil ist in hohen Betriebszyklen in der Lage und arbeitet bei sehr niedrigen Temperaturen reibungslos. Mit dem velflex -doppelten exzentrischen Design kann das Ventil schnell und einfach online gewartet werden. Dank des Seitengehäuses kann der Sitz und die CD direkt inspiziert oder gewartet werden, ohne dass der Aktuator oder spezielle Werkzeuge zerlegt werden müssen.
Tianjin Tanggu Water Seal Valve Co., Ltd.unterstützen hochwertige technologisch belastbare sitzende Ventile, einschließlich belastbarer SitzplätzeWafer -Schmetterlingsventil, Butterfly -Ventil, Doppelflanschkonzentrisches Schmetterlingsventil, Doppelflansch exzentrisches Schmetterlingsventil,Y-STRAINER, Ausgleichventil,Wafer -Doppelplattenprüfventil, usw.
Postzeit: Aug-11-2023
