شیرآلات مخازن کرایوژنیک
شیرآلات مخازن کرایوژنیک
شیرآلات مخزن کرایوژنیک، برای مخازن ذخیره و نگه‌داری مایعات بسیار سرد در دماهای پایین طراحی شده‌اند. سیستم‌های لوله‌کشی برای انتقال هیدروژن مایع، اکسیژن، هلیوم، نیتروژن و گاز طبیعی مایع یا مایعات بسیار سرد، نیاز به استفاده از شیر کرایوژنیک دارند. کرایوژنیک به مواد و فرآیندهایی اشاره دارد که در دمای منفی 1010 درجه سانتیگراد یا (-2390 درجه فارنهایت) فعالیت می‌کنند. بنابراین، این نوع از شیرآلات باید به صورتی طراحی شوند که دماهای بسیار پایین را تحمل کنند. تفاوت اصلی شیرآلات کرایوژنیک (شیرهای برودتی) با شیرهای استاندارد این است که آنها قادر به کار در دماهای پایین و با فشارهای بالا هستند.
مشکل اصلی در استفاده از شیرهای کرایوژنیک، نشت مایعات به جو از طریق واشر یا مهر و موم است که باعث می‌شود عملکرد شیرآلات و تجهیزات مربوطه کاهش یابد. همچنین، هرگونه نشتی در ساقه شیرآلات می‌تواند باعث ایجاد یخ‌زدگی در محل شود که ممکن است مکانیزم عملکرد شیر را دچار مشکل نماید. بنابراین، شیرآلات کرایوژنیک یا سرمازا برای عملکرد بالا و نشت صفر، باید طبق API 598 طراحی شوند.
ویژگی های شیرآلات کرایوژنیک
اغلب شیرآلات مخزن کرایوژنیک دارای ساقه بلند هستند و همچنین در خصوص سایر ویژگی‌های آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد :
- درجه تحمل فشار آنها تا ۷۰۰ بار متغیر می باشد
- داشتن وزن سبک جنس مرغوب و رسانایی کم
- داشتن وزن سبک
مشخصات عمومی شیرآلات مخزن کرایوژنیک
- شیرهای مخازن کرایوژنیک اغلب با سرپوش‌های کشیده، طراحی می‌شوند، تا در صورت جلوگیری از ارتباط مهر و موم با منبع سرما انتقال حرارت کمتر اتفاق می‌افتد و قابلیت عایق بودن خود را حفظ می‌کنند.
- در این نوع شیرها، مهر و موم موجود در ساقه شیر، دمای نسبتاً بالاتری نسبت به محیط پیرامون خود دارد.
- در طراحی شیرهای کرایوژنیک باید فضای کافی بین خط لوله و اهرم شیر در نظر گرفته شود، تا عایق مناسبی ایجاد شود.
جنس شيرآلات کرایوژنیک
یکی از مهمترین ویژگی‌ها در تولید شیرالات کرایوژنیک جنس آنها می‌باشد. برای ساخت این نوع شیرآلات، باید ویژگی‌ها و مواد خاصی را در طراحی و تولید آنها در نظر گرفت که قابلیت تحمل دماهای بسیار پایین را داشته باشند. به همین دلیل، از موادی مانند آلومینیوم، مونل، برنج، برنز، فولاد ضد زنگ، Incoly، زیرکونیوم و… برای ساخت این شیرها استفاده می‌کنند. همچنین معمولاً از موادی نظیر PTFE یا گرافیت به عنوان مواد مهر و موم نیز استفاده می‌شود.
اندازه و درجه فشار شير کرایوژنیک
شیرآلات مخزن کرایوژنیک، جزء قطعات صنعتی پیچیده‌ای هستند که در اندازه‌ها و فشار مختلف طراحی و تولید می‌شوند و معمولاً اندازه آنها بین 1/8 اینچ تا 88 اینچ (3 میلی متر تا 2240 میلی متر) متغیر باشد. از طرفی، درجه فشار شیرهای برودتی (شیر کرایوژنیک) از فشار خلاء تا 700 بار نیز قابل تنظیم است.
علاوه بر این بسیاری از انواع شیرالات مخزن کرایوژنیک قابلیت کار در دمای تا 2540- درجه سانتیگراد (4250- درجه فارنهایت) را دارا هستند.
شيرآلات مخزن کرایوژنیک
- مواد سازنده: شیرآلات مخازن برودتی باید از موادی ساخته شوند که در دماهای پایین نیز مقاوم باشند. به همین دلیل از فولاد ضد زنگ و آلیاژهایی که در دماهای پایین مقاومت بیشتری دارند، در ساخت شیرآلات برودتی استفاده می‌شود.
- مطابق با استانداردهای بین‌المللی: شیرهای مخازن برودتی(کرایوژنیک) باید با استانداردهای صنعت مربوطه سازگار باشند. به عنوان مثال، استفاده از شیرهایی که با استاندارد ANSI/ASME B16.34 سازگار هستند، تضمین می‌کند که این شیرآلات دارای ویژگی‌های مناسب برای استفاده در فرآیندهای کرایوژنیک هستند.
- بازدهی بالا: این نوع از شیرآلات باید بازده بالایی داشته باشند، زیرا در فرآیندهای صنعتی، حرارت به سیستم تزریق می‌شود و باعث افزایش دما می‌شود. بنابراین، بازده قابل قبول در این شیرها از اهمیت بالایی برخوردار است.
- سازگار با دماهای پایین: شیرآلات مخزن کرایوژنیک باید به نحوی طراحی و ساخته شوند که در دماهای پایین بتوانند فعالیت کنند و با انقباضات حجمی که در دماهای پایین رخ می‌دهد مقابله کنند.
- مقاومت در برابر یخ زدگی: در دماهای پایین، خطر یخ زدگی وجود دارد که باعث می‌شود شیرها مسدود شوند. برای جلوگیری از این مشکل، شیرآلات باید به نحوی طراحی و ساخته شوند که در برابر یخ زدگی مقاومت کنند.
مهمترین نکته در خصوص شیرهای کرایوژنیک چیست؟
آنچه در طراحی و ساخت شیرآلات کرایوژنیک حائز اهمیت می باشد، تحمل بالای این شیرآلات در برابر دماهای بسیار پایین و فشارهای زیاد مربوط به گازهای داخل آنها است. امروزه با توجه به نوع شیرآلات کرایوژنیک و کاربردهای آنها، از مواد اولیه گوناگون مانند برنج، فولاد ضد زنگ، آلومینیوم و آلیاژهای مقاوم و سازگار با شرایط گفته شده استفاده می‌گردد.
مطالعه بیشتر : خرید مخازن استاندارد
انواع شیرآلات مخزن کرایوژنیک
شیرآلات مخازن برودتی دارای خصوصیات نسبتاً مشابهی با سایر شیرآلات هستند. به طور مثال، قابلیت باز و بسته شدن دارند و برای آنها اهرم‌هایی در نظر گرفته شده که کنترل آنها را آسا‌نتر می‌کند. با این حال، تنوع انواع شیرهای کرایوژنیک بالا است.
از جمله مهمترین و پرکاربردترین نوع شیرآلات می توان موارد زیر را نام برد:
- شیرآلات کروی کرایوژنیک یا توپی
- شیرهای یکطرفه کرایوژنیک
- شیر بال ولو
- شیرآلات پروانه ای
- شیر انگل ولو
- شیر گیت ولو
تفاوت شیرآلات مخزن کرایوژنیک تنها در نام آنها نیست، بلکه خصوصیات ساختاری آنها باعث می‌شود عملکرد متفاوتی نیز داشته باشند. در نتیجه، شناخت صحیح این شیرآلات اهمیت ویژه دارد. پیش از این نیز اشاره شد که شیرآلات کرایوژنیک از لحاظ جنس مدل‌های گوناگونی دارد. به همین علت هر شیر کرایوژنیک خصوصیاتی منحصر به فرد داشته و از لحاظ کیفی با سایر مدل ها متفاوت است.
مطالعه بیشتر : مخزن کرایوژنیک استاندارد