O hidrogênio líquido tem certas vantagens no armazenamento e transporte. Comparado ao hidrogênio, o hidrogênio líquido (LH2) tem maior densidade e requer menor pressão para armazenamento. No entanto, o hidrogénio tem de estar a -253°C para se tornar líquido, o que significa que é bastante difícil. Temperaturas extremamente baixas e riscos de inflamabilidade tornam o hidrogénio líquido um meio perigoso. Por esta razão, medidas rigorosas de segurança e alta confiabilidade são requisitos intransigentes ao projetar válvulas para as aplicações relevantes.
Por Fadila Khelfaoui, Frédéric Blanquet
Válvula Velan (Velan)
Aplicações de hidrogênio líquido (LH2).
Atualmente, o hidrogênio líquido é usado e tentado em diversas ocasiões especiais. Na indústria aeroespacial, pode ser usado como combustível para lançamento de foguetes e também pode gerar ondas de choque em túneis de vento transônicos. Apoiado pela “grande ciência”, o hidrogénio líquido tornou-se um material chave em sistemas supercondutores, aceleradores de partículas e dispositivos de fusão nuclear. À medida que cresce o desejo das pessoas por um desenvolvimento sustentável, o hidrogénio líquido tem sido utilizado como combustível por cada vez mais camiões e navios nos últimos anos. Nos cenários de aplicação acima, a importância das válvulas é muito óbvia. A operação segura e confiável das válvulas é parte integrante do ecossistema da cadeia de abastecimento de hidrogênio líquido (produção, transporte, armazenamento e distribuição). As operações relacionadas ao hidrogênio líquido são desafiadoras. Com mais de 30 anos de experiência prática e conhecimento na área de válvulas de alto desempenho até -272°C, a Velan está envolvida em vários projetos inovadores há muito tempo e está claro que venceu os desafios técnicos de serviço de hidrogênio líquido com sua força.
Desafios na fase de design
Pressão, temperatura e concentração de hidrogênio são fatores importantes examinados em uma avaliação de risco de projeto de válvula. Para otimizar o desempenho da válvula, o design e a seleção do material desempenham um papel decisivo. As válvulas utilizadas em aplicações de hidrogênio líquido enfrentam desafios adicionais, incluindo os efeitos adversos do hidrogênio nos metais. A temperaturas muito baixas, os materiais das válvulas devem não só resistir ao ataque das moléculas de hidrogénio (alguns dos mecanismos de deterioração associados ainda são debatidos no meio académico), mas também devem manter o funcionamento normal durante um longo período de tempo ao longo do seu ciclo de vida. Em termos do atual nível de desenvolvimento tecnológico, a indústria tem conhecimento limitado da aplicabilidade de materiais não metálicos em aplicações de hidrogénio. Na hora de escolher um material de vedação, é necessário levar esse fator em consideração. A vedação eficaz também é um critério chave de desempenho do projeto. Existe uma diferença de temperatura de quase 300°C entre o hidrogénio líquido e a temperatura ambiente (temperatura ambiente), resultando num gradiente de temperatura. Cada componente da válvula sofrerá diferentes graus de expansão e contração térmica. Esta discrepância pode levar a vazamentos perigosos de superfícies de vedação críticas. A estanqueidade da haste da válvula também é o foco do projeto. A transição do frio para o quente cria fluxo de calor. As partes quentes da área da cavidade da tampa podem congelar, o que pode prejudicar o desempenho da vedação da haste e afetar a operabilidade da válvula. Além disso, a temperatura extremamente baixa de -253°C significa que é necessária a melhor tecnologia de isolamento para garantir que a válvula possa manter o hidrogénio líquido a esta temperatura, minimizando as perdas causadas pela ebulição. Enquanto houver transferência de calor para o hidrogênio líquido, ele irá evaporar e vazar. Além disso, a condensação de oxigênio ocorre no ponto de ruptura do isolamento. Quando o oxigénio entra em contacto com o hidrogénio ou outros combustíveis, o risco de incêndio aumenta. Portanto, considerando o risco de incêndio que as válvulas podem enfrentar, as válvulas devem ser projetadas tendo em mente materiais à prova de explosão, bem como atuadores, instrumentação e cabos resistentes ao fogo, todos com as mais rigorosas certificações. Isso garante que a válvula funcione corretamente em caso de incêndio. O aumento da pressão também é um risco potencial que pode tornar as válvulas inoperantes. Se o hidrogênio líquido ficar preso na cavidade do corpo da válvula e a transferência de calor e a evaporação do hidrogênio líquido ocorrerem ao mesmo tempo, isso causará um aumento na pressão. Se houver uma grande diferença de pressão, ocorre cavitação (cavitação)/ruído. Esses fenômenos podem levar ao fim prematuro da vida útil da válvula, podendo até sofrer enormes perdas devido a defeitos de processo. Independentemente das condições operacionais específicas, se os fatores acima puderem ser totalmente considerados e as contramedidas correspondentes puderem ser tomadas no processo de projeto, isso poderá garantir a operação segura e confiável da válvula. Além disso, existem desafios de projeto relacionados a questões ambientais, como vazamentos fugitivos. O hidrogênio é único: moléculas pequenas, incolores, inodoras e explosivas. Estas características determinam a necessidade absoluta de vazamento zero.
Na estação de liquefação de hidrogênio da costa oeste de North Las Vegas,
Os engenheiros da Wieland Valve estão fornecendo serviços técnicos
Soluções de válvulas
Independentemente da função e do tipo específico, as válvulas para todas as aplicações de hidrogênio líquido devem atender a alguns requisitos comuns. Estes requisitos incluem: o material da peça estrutural deve garantir que a integridade estrutural seja mantida a temperaturas extremamente baixas; Todos os materiais devem ter propriedades naturais de segurança contra incêndio. Pelo mesmo motivo, os elementos de vedação e gaxetas das válvulas de hidrogênio líquido também devem atender aos requisitos básicos mencionados acima. O aço inoxidável austenítico é um material ideal para válvulas de hidrogênio líquido. Possui excelente resistência ao impacto, perda mínima de calor e pode suportar grandes gradientes de temperatura. Existem outros materiais que também são adequados para condições de hidrogénio líquido, mas estão limitados a condições específicas do processo. Além da escolha dos materiais, alguns detalhes de projeto não devem ser esquecidos, como o prolongamento da haste da válvula e a utilização de coluna de ar para proteger a gaxeta de vedação de temperaturas extremamente baixas. Além disso, a extensão da haste da válvula pode ser equipada com um anel isolante para evitar condensação. Projetar válvulas de acordo com condições específicas de aplicação ajuda a fornecer soluções mais razoáveis para diferentes desafios técnicos. A Vellan oferece válvulas borboleta em dois designs diferentes: válvulas borboleta com sede metálica excêntrica dupla e tripla excêntrica. Ambos os projetos possuem capacidade de fluxo bidirecional. Ao projetar o formato do disco e a trajetória de rotação, uma vedação hermética pode ser alcançada. Não há cavidade no corpo da válvula onde não haja meio residual. No caso da válvula borboleta excêntrica dupla Velan, ela adota o design de rotação excêntrica do disco, combinado com o distinto sistema de vedação VELFLEX, para obter excelente desempenho de vedação da válvula. Este design patenteado pode suportar até mesmo grandes flutuações de temperatura na válvula. O disco excêntrico triplo TORQSEAL também possui uma trajetória de rotação especialmente projetada que ajuda a garantir que a superfície de vedação do disco apenas toque a sede no momento de atingir a posição da válvula fechada e não arranhe. Portanto, o torque de fechamento da válvula pode acionar o disco para obter um assentamento compatível e produzir um efeito de cunha suficiente na posição fechada da válvula, ao mesmo tempo em que faz com que o disco entre em contato uniformemente com toda a circunferência da superfície de vedação da sede. A complacência da sede da válvula permite que o corpo da válvula e o disco tenham uma função de “autoajuste”, evitando assim o travamento do disco durante flutuações de temperatura. O eixo da válvula em aço inoxidável reforçado é capaz de ciclos operacionais elevados e funciona suavemente em temperaturas muito baixas. O design excêntrico duplo VELFLEX permite que a manutenção da válvula seja feita on-line de forma rápida e fácil. Graças ao alojamento lateral, a sede e o disco podem ser inspecionados ou reparados diretamente, sem a necessidade de desmontar o atuador ou ferramentas especiais.
Válvula de vedação de água Tianjin Tanggu Co., Ltdestão apoiando válvulas de sede resiliente de tecnologia altamente avançada, incluindo válvulas de sede resilienteválvula borboleta wafer, Válvula borboleta lug, Válvula borboleta concêntrica de flange dupla, Válvula borboleta excêntrica de flange dupla,Filtro Y, válvula de balanceamento,Válvula de retenção de placa dupla wafer, etc.
Horário da postagem: 11 de agosto de 2023
