วิธีจัดการกับปัญหาการเกิดน้ำแข็งที่ก้านวาล์วในระบบถ่ายเทไนโตรเจนเหลว

ความเข้าใจเกี่ยวกับปัญหาการเกิดน้ำแข็งที่ก้านวาล์วในการใช้งานไนโตรเจนเหลว

ไนโตรเจนเหลว (LN₂) ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการผลิตก๊าซอุตสาหกรรม, หน่วยแยกอากาศ, การผลิตอิเล็กทรอนิกส์, การแปรรูปอาหาร และการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำมาก ด้วยจุดเดือดปกติประมาณ -196°C ไนโตรเจนเหลวจึงสร้างความแตกต่างของอุณหภูมิอย่างมากระหว่างตัวกลางในกระบวนการและสภาพแวดล้อมโดยรอบ

เมื่ออุณหภูมิที่ต่ำมากถูกถ่ายเทผ่านตัวเรือนวาล์วและก้านวาล์ว พื้นผิวด้านนอกของวาล์วอาจมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดน้ำค้างของอากาศโดยรอบ ความชื้นในอากาศอาจควบแน่นและก่อตัวเป็นน้ำแข็งรอบๆ ก้านวาล์วและบริเวณฝาครอบ

การเกิดน้ำแข็งที่ก้านวาล์วไม่จำเป็นต้องบ่งชี้ว่าวาล์วมีการรั่ว อย่างไรก็ตาม การสะสมของน้ำแข็งที่มากเกินไปอาจส่งผลต่อการเข้าถึงกลไกการทำงานและอาจเพิ่มแรงต้านทานในการทำงาน ด้วยเหตุนี้ โครงสร้างวาล์ว, การเลือกวัสดุ, ฉนวน และเงื่อนไขการติดตั้ง ควรได้รับการพิจารณาทั้งหมดเมื่อระบุวาล์วสำหรับระบบถ่ายเท LN₂

เหตุใดจึงใช้ฝาครอบแบบยืดขยายในวาล์วที่อุณหภูมิต่ำมาก

การเพิ่มระยะห่างระหว่างตัวกลางที่เย็นจัดกับซีลที่ก้านวาล์ว

ฝาครอบแบบยืดขยาย (extended bonnet) เป็นคุณสมบัติโครงสร้างทั่วไปในวาล์วที่อุณหภูมิต่ำมาก ด้วยการเพิ่มระยะห่างระหว่างของเหลวที่อุณหภูมิต่ำมากและบริเวณซีลที่ก้านวาล์ว การออกแบบนี้ช่วยจำกัดการถ่ายเทความร้อนโดยตรงจากตัวกลางในกระบวนการที่เย็นจัดไปยังซีลและส่วนประกอบที่ทำงานการกำหนดค่านี้มักพบในวาล์วที่ออกแบบมาสำหรับไนโตรเจนเหลว, ออกซิเจนเหลว, LNG และการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำมากอื่นๆ ขนาดและการกำหนดค่าฝาครอบที่แท้จริงควรได้รับการคัดเลือกตามขนาดวาล์ว, อุณหภูมิการทำงาน, พิกัดแรงดัน และเงื่อนไขการติดตั้งการเลือกวัสดุและการซีลก็มีความสำคัญเช่นกัน

การเลือกวัสดุเป็นส่วนสำคัญของการออกแบบวาล์วที่อุณหภูมิต่ำมาก เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก เช่น

SS304, SS316 และ 316L

มักได้รับการพิจารณาสำหรับการสร้างวาล์วที่อุณหภูมิต่ำมาก เนื่องจากคุณสมบัติของวัสดุเหมาะสมกับการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำวัสดุซีลและที่นั่งวาล์วจะต้องเข้ากันได้กับสภาวะการใช้งานจริง ตัวอย่างเช่น PCTFE

ถูกใช้ในดีไซน์บอลวาล์วที่อุณหภูมิต่ำมากบางรุ่นเป็นวัสดุที่นั่งวาล์ว อย่างไรก็ตาม การเลือกวัสดุไม่ควรพิจารณาจากตัวกลางในกระบวนการเพียงอย่างเดียว ควรประเมินอุณหภูมิ, แรงดัน, การออกแบบวาล์ว, ความเข้ากันได้ และมาตรฐานที่เกี่ยวข้องด้วยการหดตัวเนื่องจากความร้อนก็เป็นอีกปัจจัยหนึ่ง ที่อุณหภูมิต่ำมาก ส่วนประกอบที่เป็นโลหะจะมีการเปลี่ยนแปลงขนาด การปฏิสัมพันธ์ระหว่างก้านวาล์ว, ที่นั่งวาล์ว, ตัวเรือน และส่วนประกอบซีลจึงต้องได้รับการพิจารณาในระหว่างการออกแบบวาล์ว สำหรับวาล์วที่ต้องมีการเปิด-ปิดบ่อยครั้ง ประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำมากเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ และแรงบิดในการทำงานก็ควรได้รับการประเมินด้วยปัจจัยสำคัญในการเลือกวาล์วไนโตรเจนเหลว

กระบวนการเลือกที่ใช้งานได้จริงสามารถเริ่มต้นด้วยพารามิเตอร์สี่ประการ:

ตัวกลางในกระบวนการ:

ไนโตรเจนเหลวและระดับความบริสุทธิ์ที่ต้องการ;

1. ช่วงอุณหภูมิ: ยืนยันว่าอุณหภูมิการออกแบบขั้นต่ำเหมาะสมสำหรับการใช้งานประมาณ
2. -196°C;แรงดันและขนาด: เลือกขนาดที่กำหนดและพิกัดแรงดันตามระบบท่อ;
3. มาตรฐานการออกแบบและการทดสอบ: ระบุมาตรฐานวาล์วที่อุณหภูมิต่ำมากที่เกี่ยวข้องและข้อกำหนดการทดสอบที่อุณหภูมิต่ำ
4. แหล่งที่มาของน้ำแข็งก็ควรได้รับการพิจารณาเช่นกัน หากน้ำแข็งเกิดจากการควบแน่นของความชื้นจากสภาพแวดล้อมโดยรอบเป็นหลัก ควรพิจารณาฉนวนวาล์ว, ฉนวนท่อ, ความชื้นในอากาศ และการกำหนดค่าการติดตั้งร่วมกัน แทนที่จะมองปัญหาการเกิดน้ำแข็งว่าเป็นปัญหาของวาล์วเพียงอย่างเดียวสรุป

การเกิดน้ำแข็งที่ก้านวาล์วในระบบถ่ายเทไนโตรเจนเหลวมักเกี่ยวข้องกับการถ่ายเทความร้อนที่อุณหภูมิต่ำมากและความชื้นในบรรยากาศโดยรอบ ฝาครอบแบบยืดขยาย, วัสดุที่เหมาะสมสำหรับอุณหภูมิต่ำมาก และการออกแบบซีลที่เหมาะสม สามารถช่วยจัดการผลกระทบของอุณหภูมิต่ำรอบๆ บริเวณการทำงานของวาล์วได้

สำหรับการเลือกวาล์วขั้นสุดท้าย วิศวกรควรประเมินอุณหภูมิ, แรงดัน, ตัวกลาง, ขนาดวาล์ว, สภาพแวดล้อมการติดตั้ง และมาตรฐานที่เกี่ยวข้องจริง ควรพิจารณาการทดสอบประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำมากด้วยหากจำเป็นตามข้อกำหนดของโครงการ