- Theo điều kiện sử dụng, thiết kế van đông lạnh có các yêu cầu sau:
- Van phải có thể hoạt động trong thời gian dài trong môi trường có nhiệt độ thấp và nhiệt độ môi trường. Tuổi thọ sử dụng chung là 10 năm hoặc 3000 đến 5000 chu kỳ.
- Van không được trở thành nguồn nhiệt đáng kể trong hệ thống nhiệt độ thấp. Điều này là do dòng nhiệt đi vào không chỉ làm giảm hiệu suất nhiệt mà còn khiến chất lỏng bên trong bay hơi nhanh nếu có quá nhiều dòng nhiệt dẫn đến áp suất tăng bất thường và gây nguy hiểm.
- Phương tiện ở nhiệt độ thấp không được có tác động có hại đến hoạt động của tay quay và hiệu suất bịt kín của bao bì.
- Cụm van tiếp xúc trực tiếp với môi trường có nhiệt độ thấp phải có kết cấu chống cháy nổ.
- Cụm van hoạt động ở nhiệt độ thấp không thể bôi trơn được nên cần có biện pháp kết cấu để tránh làm trầy xước các bộ phận ma sát.
- Các yếu tố cần được xem xét khi lựa chọn vật liệu thân chính của van đông lạnh bao gồm các yêu cầu sau:
Nhiệt độ hoạt động tối thiểu của van.
Vật liệu kim loại duy trì các tính chất cơ học cần thiết cho điều kiện làm việc ở nhiệt độ thấp, đặc biệt là độ bền va đập, độ giãn dài tương đối và độ ổn định cấu trúc.
Vật liệu có đủ độ bền va đập ở nhiệt độ thấp.
Vật liệu có đặc tính co lạnh khác nhau.
Nó có khả năng chống mài mòn tốt ở nhiệt độ thấp và điều kiện bôi trơn không dầu.
Có khả năng chống ăn mòn tốt.
Khi sử dụng hàn, hiệu suất hàn của vật liệu cũng phải được xem xét.
Nguyên tắc lựa chọn vật liệu như thân, nắp van, đế van và đĩa van của các bộ phận chính của van đông lạnh là: sử dụng thép ferit khi nhiệt độ cao hơn {{0}} độ; Thép austenit được sử dụng khi nhiệt độ thấp hơn -100 độ, và van áp suất thấp và đường kính nhỏ có thể được làm bằng vật liệu như thép và nhôm. Lựa chọn vật liệu thân van và ốc vít: Khi nhiệt độ cao hơn -100 độ, thân van và bu lông được làm bằng thép hợp kim như Ni, Cr-Mo, v.v. và được xử lý nhiệt thích hợp để cải thiện độ bền kéo và ngăn chặn vết cắn của sợi; Khi nhiệt độ dưới -100 độ, nó được làm bằng thép không gỉ chịu axit austenit. Đồng thời, thân van phải được mạ crom cứng (độ dày lớp mạ 0.04mm~0.06mm) hoặc thấm nitơ để nâng cao độ cứng bề mặt. Để ngăn chặn các đai ốc và bu lông bị kẹt, các đai ốc thường được làm bằng thép Mo hoặc thép Ni và molypden disulfide được phủ trên bề mặt ren. Vòng đệm cho van nhiệt độ thấp phải có đặc tính bịt kín và phục hồi đáng tin cậy ở nhiệt độ bình thường, nhiệt độ thấp và thay đổi nhiệt độ. Vì vật liệu đệm sẽ cứng lại và giảm độ dẻo ở nhiệt độ thấp nên nên chọn vật liệu đệm có thay đổi hiệu suất nhỏ. Khi nhiệt độ vận hành là -200 độ và áp suất vận hành tối đa ở nhiệt độ thấp là 3MPa, tấm cao su amiăng của amiăng trắng sợi dài sẽ được sử dụng. Khi nhiệt độ vận hành là -200 độ và áp suất vận hành tối đa là 5MPa, người ta sử dụng miếng đệm vết thương xoắn ốc làm bằng băng thép chịu axit kẹp với amiăng hoặc miếng đệm vết thương xoắn ốc làm bằng băng thép chịu axit polytetrafluoroethylene. Vòng đệm vết thương làm bằng than chì giãn nở và thép chịu axit là lý tưởng cho các van nhiệt độ thấp ở -200 độ. Việc lựa chọn bao bì cho van đông lạnh cần xem xét các đặc tính nhiệt độ thấp của bao bì. Nói chung, bao bì loại V polytetrafluoroethylene đã ngâm tẩm được sử dụng trong các van đông lạnh.
- Thiết kế kết cấu của van đông lạnh có các yêu cầu cơ bản sau:
- Sử dụng thân van hoàn toàn có thể chịu được sự giãn nở và co lại do thay đổi nhiệt độ và cấu trúc của đế van sẽ không bị biến dạng do thay đổi nhiệt độ.
- Áp dụng cấu trúc nắp van cổ dài có thể bảo vệ hộp nhồi. Mục đích chính của việc áp dụng cấu trúc này là để giảm nhiệt trong thiết bị chuyển tải và ngăn thân van và các phần trên của nắp van khỏi bị đóng băng và đóng băng do hộp nhồi quá lạnh. Đảm bảo rằng nhiệt độ của hộp nhồi ở mức 0 Trên độ
- Sử dụng đĩa van có thể duy trì độ kín đáng tin cậy bất kể nhiệt độ thay đổi. Ví dụ van cổng sử dụng cổng đàn hồi hoặc cổng mở; van chặn sử dụng đế van phẳng và van kim sử dụng đĩa van dạng phích cắm.
- Áp dụng cấu trúc niêm phong trên. Van đông lạnh thường được yêu cầu phải có cấu trúc bịt kín. Bề mặt bịt kín phía trên thường được phủ bằng cacbua vonfram coban-crom, sau đó được mài sau khi hoàn thiện.
- Sử dụng cấu trúc bề mặt cacbua coban-crom-vonfram cho bề mặt bịt kín của đế van và đĩa van (tấm cổng)
- Lưu ý: Cấu trúc đệm mềm có hệ số giãn nở lớn và trở nên giòn ở nhiệt độ thấp nên chỉ thích hợp cho các van đông lạnh có nhiệt độ trên -70 độ, nhưng polytrichloroethylene có thể sử dụng cho các van đông lạnh có nhiệt độ lên tới 162 độ . Van đông lạnh cũng có thể sử dụng cấu trúc bịt kín dạng sóng mà không cần đóng gói.
- Sử dụng các lỗ giảm áp để ngăn chặn sự gia tăng áp suất bất thường. Vị trí của lỗ giảm áp phụ thuộc vào cấu tạo của van, một số nằm trên thân van, một số nằm trên tấm cổng. Một ống thoát cũng có thể được đặt trên van hoặc có thể lắp đặt một van an toàn để xả áp suất cao bất thường.