Uma válvula de esfera criogênica é um tipo especializado de válvula projetado para operar em condições de temperatura extremamente baixas, geralmente variando de -50 ° C a -273 ° C. Essas válvulas são componentes cruciais em indústrias como produção de gás natural liquefeito (LNG), plantas de separação de ar e outras aplicações criogênicas. Como fornecedor de válvula de esfera criogênica, estou animado para compartilhar com você o princípio de trabalho dessas válvulas notáveis.
Estrutura básica de uma válvula de esfera criogênica
Antes de se aprofundar no princípio de trabalho, é essencial entender a estrutura básica de uma válvula de esfera criogênica. Uma válvula de esfera criogênica típica consiste em várias partes importantes: o corpo da válvula, a bola, o caule, o assento e o atuador.
O corpo da válvula é o invólucro externo que abriga todos os componentes internos. Geralmente, é feito de materiais que podem suportar o frio extremo, como aço inoxidável ou ligas especiais. A bola é um disco esférico com um buraco no meio. É o principal elemento de controle de fluxo da válvula. O caule conecta a bola ao atuador e é responsável por transmitir o movimento de rotação do atuador para a bola. O assento é um elemento de vedação que forma uma vedação apertada ao redor da bola para evitar vazamentos quando a válvula é fechada. O atuador pode ser um volante manual, um motor elétrico, um cilindro pneumático ou um dispositivo hidráulico, que fornece a força necessária para girar a bola.
Princípio de trabalho
O princípio de trabalho de uma válvula de esfera criogênico é baseado na rotação da bola dentro do corpo da válvula. Quando a válvula está na posição aberta, o orifício na bola se alinha com o caminho do fluxo do corpo da válvula. Isso permite que o líquido criogênico, como gás liquefeito, passe pela válvula com resistência mínima. A vazão é determinada principalmente pelo tamanho do orifício na bola e pela diferença de pressão na válvula.
Para fechar a válvula, o atuador gira a bola em 90 graus. À medida que a bola gira, a parte sólida da bola bloqueia o caminho do fluxo, impedindo que o líquido criogênico passasse. Os assentos em ambos os lados da bola pressionam a superfície da bola, criando uma vedação apertada. Esse selo é crucial para evitar vazamentos, especialmente em aplicações criogênicas, onde qualquer vazamento pode levar a riscos de segurança significativos e perdas econômicas.
Em algumas válvulas de esfera criogênicas, há um recurso duplo - bloco - e - sangria. Isso significa que, quando a válvula está fechada, há dois pontos de vedação independentes (os dois assentos) que bloqueiam o fluxo e há uma porta sangrada no meio do corpo da válvula. A porta de sangria pode ser usada para desabafar qualquer fluido preso entre as duas vedações, garantindo que a pressão entre as vedações seja aliviada. Esse recurso aprimora a segurança e a confiabilidade da válvula.
Mecanismo de vedação
O mecanismo de vedação de uma válvula de esfera criogênica é um dos aspectos mais críticos. Em temperaturas criogênicas, os materiais contratam e as propriedades dos materiais de vedação mudam. Para garantir uma vedação confiável, são utilizados materiais especiais de vedação. Por exemplo, o politetrafluoroetileno (PTFE) é um material de vedação comumente usado nas válvulas de bola criogênica. O PTFE possui excelente resistência química e desempenho de baixa temperatura. Pode manter sua flexibilidade e capacidade de vedação, mesmo a temperaturas extremamente baixas.
Além da seleção de material, o design do assento também desempenha um papel importante no desempenho de vedação. O assento é geralmente projetado com uma certa quantidade de pré -compactação. Quando a válvula é fechada, o assento pré -compactado se deforma levemente para se conformar à superfície da bola, criando uma vedação apertada. A pressão de contato entre o assento e a bola é cuidadosamente calculada para garantir que seja suficiente para evitar vazamentos, mas não muito alto para causar desgaste excessivo nas superfícies de vedação.
Atuação e controle
Como mencionado anteriormente, as válvulas de bola criogênicas podem ser acionadas manualmente ou automaticamente. A atuação manual é simples e confiável e é adequada para aplicações em que a válvula não precisa ser operada com frequência. Uma roda de mão é conectada ao caule e o operador pode girar a roda da mão para abrir ou fechar a válvula.
Para aplicações que requerem operação frequente ou controle remoto, a atuação automática é preferida. Os atuadores elétricos são populares porque são fáceis de controlar e podem ser integrados a um sistema de controle. Eles podem ser programados para abrir ou fechar a válvula em horários específicos ou em resposta a certos sinais. Atuadores pneumáticos usam ar comprimido para gerar a força necessária para girar a bola. Eles são rápidos - atuando e adequados para aplicações onde é necessária uma resposta rápida. Os atuadores hidráulicos usam o líquido hidráulico para gerar alta atuação de força, que é adequada para válvulas de esferas criogênicas de tamanho grande.
Comparação com outras válvulas criogênicas
Existem outros tipos de válvulas criogênicas disponíveis no mercado, comoVálvula de porta criogênica, Assim,Válvula de retenção criogênica, eVálvula do globo criogênico. Cada tipo de válvula tem suas próprias vantagens e desvantagens.
Comparados com as válvulas de portão criogênicas, as válvulas de esferas criogênicas têm uma velocidade de abertura e fechamento mais rápida. As válvulas de portão precisam levantar ou diminuir um portão para abrir ou fechar o fluxo, o que leva mais tempo. As válvulas de bola, por outro lado, podem ser abertas ou fechadas com uma rotação de 90 graus, tornando -as mais adequadas para aplicações onde é necessário fechar rápido - é necessário.
As válvulas de seleção criogênica são usadas principalmente para impedir o trackflow. Eles abrem automaticamente quando o fluido flui na direção para a frente e fecha quando o fluxo reverter. Por outro lado, as válvulas de esferas criogênicas são usadas para controle de fluxo e operação ON - OFF. Eles podem ser ajustados para controlar a taxa de fluxo, além de desligar completamente o fluxo.
As válvulas criogênicas do globo têm um caminho de fluxo mais complexas e são melhores em estrangular o fluxo. No entanto, eles geralmente têm uma queda de pressão mais alta em comparação com as válvulas de esferas criogênicas. As válvulas de esfera têm um relativamente reto - através do caminho de fluxo, o que resulta em uma queda de pressão mais baixa e menos perda de energia.
Aplicações
As válvulas de esfera criogênicas são amplamente utilizadas em várias indústrias. Na indústria de GNL, eles são usados em tanques de armazenamento de GNL, sistemas de carregamento e descarregamento de GNL e tubulações de GNL. Eles são essenciais para controlar o fluxo de GNL e garantir a segurança de todo o processo de produção e transporte de GNL.
Nas plantas de separação de ar, as válvulas de esferas criogênicas são usadas para controlar o fluxo de oxigênio líquido, nitrogênio líquido e outros gases criogênicos. Eles desempenham um papel crucial no processo de separação e purificação desses gases.
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Referências
- "Manual Valve" de Thorkild Skogestad
- "Engenharia Criogênica", de Richard W. Swift
- Documentos técnicos de fabricantes de válvulas
