隨著新(xin)型氫氧(yang)(yang)研制(zhi)的(de)(de)深入,對于(yu)火(huo)箭發動機(ji)氫氧(yang)(yang)溫(wen)區用的(de)(de)低溫(wen)閥(fa)(fa)門也提出了更(geng)多(duo)要(yao)求,尤其(qi)(qi)是對閥(fa)(fa)門口徑的(de)(de)要(yao)求越(yue)來越(yue)大(da),其(qi)(qi)中液氫溫(wen)區用的(de)(de)低溫(wen)截止(zhi)閥(fa)(fa)已(yi)達(da)到DN250,液氧(yang)(yang)溫(wen)區已(yi)達(da)DN200 (以(yi)上(shang)口徑是針對截止(zhi)閥(fa)(fa),球閥(fa)(fa)口徑已(yi)達(da)到DN300)。在航天領域作為流體輸送及切斷用途而廣泛使用的(de)(de)閥(fa)(fa)門主要(yao)有截止(zhi)閥(fa)(fa)和球閥(fa)(fa)。以(yi)下針對高真空多(duo)層低溫(wen)截止(zhi)閥(fa)(fa)設(she)計時應(ying)考慮的(de)(de)問(wen)題進行(xing)討論(lun)與分(fen)析。
低(di)(di)溫(wen)閥是一(yi)種在溫(wen)度等(deng)于或低(di)(di)于120 K的介質中工作的閥門(men)。低(di)(di)溫(wen)閥除了應滿足(zu)一(yi)般閥門(men)所具備(bei)性能(neng)之外,更主要(yao)(yao)(yao)的是在低(di)(di)溫(wen)狀態下(xia)保證(zheng)密封面(mian)的封性能(neng),動作靈活,漏熱(re)低(di)(di)等(deng)特點,而其(qi)關鍵技術對漏熱(re)的要(yao)(yao)(yao)求。因此根據絕(jue)(jue)熱(re)方式的不同(tong),其(qi)結構要(yao)(yao)(yao)有(you)堆積絕(jue)(jue)熱(re)式、高(gao)真空(kong)(kong)絕(jue)(jue)熱(re)、真空(kong)(kong)粉末(mo)絕(jue)(jue)熱(re)和高(gao)空(kong)(kong)多(duo)層絕(jue)(jue)熱(re)等(deng)多(duo)種形式。
由于低溫閥工(gong)作介質的低溫性質,使低溫閥門對(dui)材料有許多特殊要求。
低(di)溫(wen)閥不僅要(yao)求(qiu)在低(di)溫(wen)下保證正常(chang)工作,同時要(yao)保證其(qi)常(chang)溫(wen)的(de)工作機(ji)械性能,也要(yao)滿足低(di)溫(wen)下所需的(de)機(ji)械性能,尤其(qi)是沖擊功(gong)和(he)相對(dui)(dui)延伸(shen)率的(de)要(yao)求(qiu)。針對(dui)(dui)以上要(yao)求(qiu),為(wei)了防止材料(liao)在低(di)溫(wen)下的(de)低(di)應(ying)力(li)(li)(li)脆(cui)(cui)斷(duan)(duan),一般多采用奧(ao)氏體組織的(de)材料(liao),如:奧(ao)氏體不銹鋼鑄件、銅、銅合金(jin)(jin)、鋁(lv)(lv)及(ji)鋁(lv)(lv)合金(jin)(jin)等。這是因(yin)為(wei)經過對(dui)(dui)低(di)應(ying)力(li)(li)(li)脆(cui)(cui)性斷(duan)(duan)裂(lie)特點研究,對(dui)(dui)金(jin)(jin)屬(shu)斷(duan)(duan)裂(lie)機(ji)理進行分(fen)析發現(xian),金(jin)(jin)屬(shu)的(de)低(di)溫(wen)韌性即缺口處的(de)金(jin)(jin)屬(shu)微觀塑性變(bian)形能力(li)(li)(li)是決定設備抵抗應(ying)力(li)(li)(li)脆(cui)(cui)斷(duan)(duan)破壞(huai)的(de)關(guan)鍵。實驗表(biao)明,具有(you)(you)面心立(li)方(fang)結構的(de)金(jin)(jin)屬(shu),如銅、鋁(lv)(lv)、鎳和(he)奧(ao)氏體類(lei)鋼基(ji)本上沒有(you)(you)這種溫(wen)度(du)效應(ying),即沒有(you)(you)低(di)應(ying)力(li)(li)(li)脆(cui)(cui)斷(duan)(duan)。這是因(yin)為(wei)當(dang)溫(wen)度(du)降低(di)時,面心立(li)方(fang)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)屈服(fu)強度(du)沒有(you)(you)顯著變(bian)化,而且不易(yi)產生形變(bian)孿(luan)晶,位(wei)錯容易(yi)運動,局部應(ying)力(li)(li)(li)易(yi)于松弛,裂(lie)紋不易(yi)傳播(bo),一般沒有(you)(you)脆(cui)(cui)性轉變(bian)溫(wen)度(du)。
材(cai)(cai)(cai)料(liao)與(yu)(yu)低溫介質(zhi)的相(xiang)容性就(jiu)是要求(qiu)材(cai)(cai)(cai)料(liao)本身(shen)不(bu)(bu)能(neng)與(yu)(yu)低溫介質(zhi)發(fa)生任何(he)物理化學變化,不(bu)(bu)能(neng)引起腐蝕及(ji)爆炸。如在(zai)氧(yang)介質(zhi)中工作的材(cai)(cai)(cai)料(liao),不(bu)(bu)允(yun)(yun)許(xu)使(shi)用玻(bo)璃鋼作為(wei)絕熱材(cai)(cai)(cai)料(liao),也不(bu)(bu)允(yun)(yun)許(xu)使(shi)用活性碳作為(wei)吸氣劑,因(yin)為(wei)它們(men)均能(neng)與(yu)(yu)氧(yang)發(fa)生燃燒爆炸。
低(di)(di)溫截止閥輸送的(de)介質溫度低(di)(di),介質成本高,而且介質的(de)突然汽化(hua)也(ye)會給設備(bei)的(de)安全運行帶來極大危害。所(suo)以低(di)(di)溫截止閥對漏(lou)熱(re)的(de)要求較高。為(wei)了降低(di)(di)傳熱(re),在(zai)合理(li)選擇(ze)絕熱(re)的(de)前提(ti)下,應盡量(liang)采用(yong)熱(re)導率相對低(di)(di)的(de)材料,以降低(di)(di)低(di)(di)溫介質的(de)蒸(zheng)發(fa)量(liang)。
閥門(men)依靠閥桿(gan)的(de)(de)運動開啟和(he)關閉(bi),閥桿(gan)傳遞的(de)(de)作(zuo)用(yong)力又使(shi)密(mi)(mi)封(feng)(feng)面達(da)到(dao)一定(ding)的(de)(de)密(mi)(mi)封(feng)(feng)力。這(zhe)就要求(qiu)制作(zuo)截止(zhi)閥零部(bu)件(jian)的(de)(de)材料(liao)(liao)(liao)(liao)必須有(you)一定(ding)的(de)(de)硬度和(he)耐(nai)摩性。鋁(lv)和(he)鋁(lv)合金(jin)在(zai)低溫(wen)截止(zhi)閥中(zhong)的(de)(de)使(shi)用(yong)有(you)一定(ding)的(de)(de)限制,主要是因為(wei)硬度不夠,會導致(zhi)密(mi)(mi)封(feng)(feng)表(biao)面比鋼(gang)和(he)黃銅(tong)失效得更快[1]。 目(mu)前(qian)使(shi)用(yong)較多(duo)(duo)的(de)(de)金(jin)屬材料(liao)(liao)(liao)(liao)有(you):不銹鋼(gang)、銅(tong)合金(jin)、鋁(lv)合金(jin)、鎳合金(jin)等(deng);非金(jin)屬材料(liao)(liao)(liao)(liao)有(you):玻璃鋼(gang)、聚(ju)(ju)四氟乙(yi)烯(xi)(xi)、增強聚(ju)(ju)四氟乙(yi)烯(xi)(xi)、聚(ju)(ju)酰亞胺、石棉繩(sheng)、橡膠等(deng),其中(zhong)玻璃鋼(gang)大多(duo)(duo)作(zuo)為(wei)熱橋零件(jian),而聚(ju)(ju)四氟乙(yi)烯(xi)(xi)、增強聚(ju)(ju)四氟乙(yi)烯(xi)(xi)、聚(ju)(ju)酰亞胺多(duo)(duo)作(zuo)為(wei)密(mi)(mi)封(feng)(feng)面材料(liao)(liao)(liao)(liao),石棉繩(sheng)、橡膠、填料(liao)(liao)(liao)(liao)等(deng)多(duo)(duo)作(zuo)為(wei)閥桿(gan)密(mi)(mi)封(feng)(feng)材料(liao)(liao)(liao)(liao)。
低溫介質的(de)(de)成本以及危(wei)害性等特點,使低溫閥(fa)門的(de)(de)密(mi)(mi)(mi)封設計在(zai)整個設計過程中占(zhan)有相(xiang)當重(zhong)要(yao)的(de)(de)位置要(yao)求在(zai)一定工作條件(jian)下(xia)不能泄露,低溫截止閥(fa)的(de)(de)密(mi)(mi)(mi)封要(yao)包括閥(fa)桿密(mi)(mi)(mi)封和密(mi)(mi)(mi)封面密(mi)(mi)(mi)封。
目前低(di)溫(wen)(wen)(wen)截止閥的(de)(de)(de)(de)閥桿(gan)密封(feng)(feng)(feng)有填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)函(han)和波紋管兩種其(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)在(zai)(zai)成(cheng)批生產的(de)(de)(de)(de)空氣分離裝置上(shang)的(de)(de)(de)(de)閥門(men)(men),其(qi)閥桿(gan)多采(cai)(cai)用填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)函(han)密封(feng)(feng)(feng)結(jie)構。在(zai)(zai)有毒易(yi)燃易(yi)爆氣體(ti)介(jie)質中(zhong)(zhong)(zhong)工(gong)(gong)作(zuo)的(de)(de)(de)(de)閥門(men)(men),閥桿(gan)可以采(cai)(cai)用波管密封(feng)(feng)(feng),但(dan)在(zai)(zai)大于(yu)(yu)(yu)等于(yu)(yu)(yu)80MPa的(de)(de)(de)(de)高壓(ya)氣體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong),由(you)波紋管不(bu)能(neng)承受(shou)如此高的(de)(de)(de)(de)外壓(ya),只能(neng)采(cai)(cai)用填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)函(han)密封(feng)(feng)(feng)填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)函(han)密封(feng)(feng)(feng)由(you)于(yu)(yu)(yu)制造加(jia)工(gong)(gong)簡單、維修更換方(fang)便在(zai)(zai)實際生產中(zhong)(zhong)(zhong)應用相(xiang)當普遍。但(dan)是(shi)為保證填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)密性能(neng),其(qi)工(gong)(gong)作(zuo)溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般不(bu)能(neng)低(di)于(yu)(yu)(yu)-40℃,這就要求低(di)溫(wen)(wen)(wen)閥門(men)(men)上(shang)工(gong)(gong)作(zuo)的(de)(de)(de)(de)填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)函(han)裝置應盡量在(zai)(zai)接近環境(jing)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)工(gong)(gong)作(zuo)。通常情(qing)況下(xia),填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)不(bu)結(jie)霜(shuang)即(ji)認為其(qi)處于(yu)(yu)(yu)正的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)作(zuo)狀態,但(dan)如果由(you)于(yu)(yu)(yu)填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)本身(shen)或工(gong)(gong)作(zuo)壽命的(de)(de)(de)(de)原使(shi)填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)不(bu)密封(feng)(feng)(feng),則低(di)溫(wen)(wen)(wen)氣體(ti)通過(guo)填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)就會造成(cheng)泄漏并使(shi)填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)函(han)冷凍結(jie)霜(shuang),又會造成(cheng)填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)進一(yi)步泄漏失效(xiao)。在(zai)(zai)航天領域應用的(de)(de)(de)(de)很多低(di)溫(wen)(wen)(wen)閥門(men)(men)系列中(zhong)(zhong)(zhong),由(you)于(yu)(yu)(yu)成(cheng)原因大多采(cai)(cai)用了(le)填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)函(han)密封(feng)(feng)(feng)結(jie)構,而(er)為了(le)確保閥桿(gan)填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)函(han)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度,均(jun)采(cai)(cai)用了(le)加(jia)長(chang)閥桿(gan)長(chang)度的(de)(de)(de)(de)方(fang)法,所造成(cheng)這些低(di)溫(wen)(wen)(wen)閥的(de)(de)(de)(de)尺寸均(jun)比較(jiao)大。
波(bo)(bo)紋(wen)(wen)管(guan)(guan)密封截止閥多用于(yu)介質(zhi)不(bu)允許微(wei)量泄(xie)漏和(he)不(bu)適(shi)填料的(de)(de)(de)(de)場合。在(zai)波(bo)(bo)紋(wen)(wen)管(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)設計中,其(qi)壽命是關鍵,波(bo)(bo)紋(wen)(wen)管(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)壽命與其(qi)行程(cheng)大小和(he)初始安(an)(an)裝狀(zhuang)態有關。保(bao)證(zheng)波(bo)(bo)紋(wen)(wen)管(guan)(guan)截止閥的(de)(de)(de)(de)使用壽命,在(zai)行程(cheng)一定的(de)(de)(de)(de)情況下,安(an)(an)裝波(bo)(bo)紋(wen)(wen)時要保(bao)證(zheng)其(qi)不(bu)承(cheng)受(shou)附(fu)加(jia)外(wai)力(li)的(de)(de)(de)(de)作用;在(zai)工作狀(zhuang)態下由于(yu)波(bo)(bo)紋(wen)(wen)管(guan)(guan)承(cheng)受(shou)的(de)(de)(de)(de)是外(wai)壓(ya),其(qi)工作狀(zhuang)態較好,但由低溫閥門(men)的(de)(de)(de)(de)快速關閉或管(guan)(guan)道中可能(neng)存在(zai)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)穴都可能(neng)引水擊。因此在(zai)波(bo)(bo)紋(wen)(wen)管(guan)(guan)承(cheng)受(shou)的(de)(de)(de)(de)計算壓(ya)力(li)時,要加(jia)上(shang)定的(de)(de)(de)(de)安(an)(an)全系數,并(bing)盡(jin)可能(neng)使波(bo)(bo)紋(wen)(wen)管(guan)(guan)避免(mian)直接(jie)承(cheng)受(shou)水擊。
低溫閥門密(mi)封(feng)(feng)面(mian)的(de)(de)結構大體(ti)上分為平(ping)面(mian)、錐(zhui)面(mian)球面(mian)、刀(dao)形(xing)等密(mi)封(feng)(feng)形(xing)式(shi)。其(qi)中平(ping)面(mian)密(mi)封(feng)(feng)由(you)于(yu)加工造簡(jian)單應(ying)用(yong)(yong)較為廣泛,尤(you)其(qi)適合(he)應(ying)用(yong)(yong)在大口(kou)徑(jing)閥門中但由(you)于(yu)其(qi)平(ping)面(mian)結構的(de)(de)特點使其(qi)密(mi)封(feng)(feng)力(li)(li)比(bi)較大,需要操作力(li)(li)也較大。錐(zhui)面(mian)和(he)球面(mian)密(mi)封(feng)(feng)副在小口(kou)徑(jing)閥門中用(yong)(yong)較為廣泛,有(you)好(hao)的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)實例。由(you)于(yu)是錐(zhui)面(mian)形(xing)式(shi),所需密(mi)封(feng)(feng)力(li)(li)和(he)操作力(li)(li)比(bi)較小,但在大口(kou)徑(jing)閥門中很少用(yong)(yong),不僅因(yin)為其(qi)加工制(zhi)造困難,而且在低溫狀態下由(you)材料收縮、材料金相組織變化和(he)加工誤差等多種因(yin)素(su)作用(yong)(yong),使密(mi)封(feng)(feng)面(mian)在低溫下容易(yi)失(shi)去密(mi)封(feng)(feng)性能而造成閥泄漏。
對于制作密(mi)封面(閥(fa)(fa)頭(tou)-閥(fa)(fa)座)的(de)(de)材(cai)料(liao)(liao),不(bu)(bu)僅要求其(qi)有一(yi)定的(de)(de)機(ji)械強度,更重要的(de)(de)是要保證較高的(de)(de)表面硬(ying)度。密(mi)封面的(de)(de)材(cai)料(liao)(liao)一(yi)般不(bu)(bu)采用(yong)鋁(lv)和鋁(lv)合金(jin),因(yin)為(wei)其(qi)硬(ying)度太差,通常(chang)均采用(yong)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼、銅(tong)合金(jin)、聚(ju)四氟(fu)(fu)(fu)乙(yi)(yi)(yi)烯(xi)、增強聚(ju)四氟(fu)(fu)(fu)乙(yi)(yi)(yi)烯(xi)、聚(ju)酰亞胺等材(cai)料(liao)(liao)(聚(ju)碳酸(suan)脂也(ye)可用(yong)做(zuo)密(mi)封面材(cai)料(liao)(liao),但沒有成熟的(de)(de)使用(yong)數(shu)據(ju))。隨著發展,開始嘗試(shi)使用(yong)增強聚(ju)四氟(fu)(fu)(fu)乙(yi)(yi)(yi)烯(xi)代替聚(ju)四氟(fu)(fu)(fu)乙(yi)(yi)(yi)烯(xi)應用(yong)于低(di)溫(wen)截止閥(fa)(fa)的(de)(de)密(mi)封面,且效果也(ye)不(bu)(bu)錯。對以(yi)上閥(fa)(fa)頭(tou)-閥(fa)(fa)座的(de)(de)配(pei)對材(cai)料(liao)(liao)中,為(wei)了保證密(mi)封性能,一(yi)定要注(zhu)意表面粗(cu)糙(cao)度的(de)(de)選擇。
低(di)(di)(di)溫閥(fa)(fa)門(men)經常(chang)使用的(de)殼(ke)體和閥(fa)(fa)桿材(cai)料(liao)主(zhu)要是0Cr18Ni9不(bu)銹(xiu)鋼材(cai)料(liao)。不(bu)銹(xiu)鋼材(cai)料(liao)在(zai)(zai)低(di)(di)(di)溫下的(de)總(zong)體機(ji)械性能得到了(le)提高,只是δ5、AKV值有(you)所(suo)降低(di)(di)(di),且(qie)在(zai)(zai)常(chang)溫狀(zhuang)態下摩擦(ca)部分極易出現咬死(si)現象。低(di)(di)(di)溫閥(fa)(fa)中摩擦(ca)副將嚴(yan)重影(ying)響整(zheng)個閥(fa)(fa)門(men)工(gong)作的(de)可靠性,且(qie)為(wei)了(le)防止污染低(di)(di)(di)溫介質,不(bu)允許使用防止零件(jian)磨損和咬死(si)的(de)潤滑劑。低(di)(di)(di)溫閥(fa)(fa)門(men)在(zai)(zai)常(chang)溫狀(zhuang)態工(gong)作時,為(wei)確保不(bu)出現咬死(si)現象,應選用不(bu)同材(cai)料(liao)或把摩擦(ca)副材(cai)料(liao)的(de)硬度錯(cuo)開(kai)。
在實際(ji)設計中,通常(chang)采用0Cr18Ni9-黃銅,但0Cr18Ni9-2Cr13摩(mo)擦副較(jiao)好(hao)不要相配合(he)。
在低(di)溫閥(fa)(fa)(fa)門(men)(men)(men)中(zhong),由于介質成本較高,閥(fa)(fa)(fa)門(men)(men)(men)漏(lou)熱(re)是(shi)關鍵問題。通過閥(fa)(fa)(fa)門(men)(men)(men)的(de)漏(lou)熱(re)主要有2部分:通過閥(fa)(fa)(fa)門(men)(men)(men)殼(ke)體的(de)漏(lou)熱(re)和機械構件的(de)漏(lou)熱(re)。
為了(le)降(jiang)低通過(guo)閥門殼體(ti)(ti)的(de)漏熱(re)(re)(re),一(yi)般(ban)(ban)采用外堆積(ji)絕(jue)熱(re)(re)(re)和真(zhen)空(多(duo)層)絕(jue)熱(re)(re)(re)方式(shi)。外堆積(ji)絕(jue)熱(re)(re)(re)一(yi)般(ban)(ban)應用在小口徑或(huo)很少維(wei)修的(de)場合(因為外堆積(ji)絕(jue)熱(re)(re)(re)的(de)維(wei)修成本高),真(zhen)空多(duo)層一(yi)般(ban)(ban)應用在大(da)口徑和液氫、液氦(hai)的(de)低溫截止閥門中(zhong)。在真(zhen)空型的(de)絕(jue)熱(re)(re)(re)體(ti)(ti)中(zhong),熱(re)(re)(re)量(liang)通過(guo)絕(jue)熱(re)(re)(re)體(ti)(ti)是以輻射、固體(ti)(ti)傳(chuan)導和氣體(ti)(ti)傳(chuan)導等幾種方式(shi)進行(xing)傳(chuan)遞(di)的(de)。要準確地(di)計算這部(bu)分熱(re)(re)(re)量(liang)很困難,工程上用總(zong)的(de)表觀(guan)導熱(re)(re)(re)系數(shu)來處理。
機械構(gou)(gou)件(jian)(jian)漏(lou)(lou)熱(re)(re)(re)(re)(re)分為(wei)兩種情(qing)況(kuang):沒(mei)有冷(leng)氣冷(leng)卻(que)的(de)構(gou)(gou)件(jian)(jian)和(he)有冷(leng)氣冷(leng)卻(que)的(de)構(gou)(gou)件(jian)(jian)。 在(zai)設計(ji)中為(wei)了(le)降(jiang)低(di)這(zhe)類構(gou)(gou)件(jian)(jian)的(de)漏(lou)(lou)熱(re)(re)(re)(re)(re)在(zai)滿足構(gou)(gou)件(jian)(jian)強(qiang)度(du)和(he)剛(gang)度(du)要求的(de)同時可(ke)(ke)以(yi)采取加(jia)(jia)長構(gou)(gou)件(jian)(jian)長度(du)、減(jian)小(xiao)構(gou)(gou)件(jian)(jian)截面積的(de)方法來降(jiang)低(di)漏(lou)(lou)熱(re)(re)(re)(re)(re)量(liang);或者允許的(de)前提下將構(gou)(gou)件(jian)(jian)分段(duan),一端(duan)以(yi)球(qiu)頭(tou)接觸(chu)來增大觸(chu)熱(re)(re)(re)(re)(re)阻(同時段(duan)與(yu)(yu)段(duan)之(zhi)(zhi)間也可(ke)(ke)以(yi)加(jia)(jia)放隔(ge)熱(re)(re)(re)(re)(re)墊),該法通(tong)常用于降(jiang)低(di)閥桿漏(lou)(lou)熱(re)(re)(re)(re)(re);另(ling)外還可(ke)(ke)以(yi)通(tong)過(guo)采用導系(xi)數(shu)較(jiao)小(xiao)的(de)材(cai)料(liao)來降(jiang)低(di)漏(lou)(lou)熱(re)(re)(re)(re)(re)量(liang),該方法通(tong)常用于降(jiang)閥門支撐件(jian)(jian)的(de)漏(lou)(lou)熱(re)(re)(re)(re)(re),支撐件(jian)(jian)材(cai)料(liao)一般采用導熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)為(wei)0•25W / (m•K) ~0. 45 W / (m•K)的(de)玻(bo)鋼(gang)。支撐形式(shi)在(zai)工程(cheng)上(shang)常有三角形、正方形、球(qiu)環(huan)等結(jie)構(gou)(gou)形式(shi)。有冷(leng)氣冷(leng)卻(que)的(de)構(gou)(gou)件(jian)(jian),其(qi)頸(jing)(jing)管的(de)傳(chuan)熱(re)(re)(re)(re)(re)情(qing)況(kuang)比(bi)較(jiao)復雜(za)包括(kuo)冷(leng)、熱(re)(re)(re)(re)(re)兩端(duan)之(zhi)(zhi)間的(de)熱(re)(re)(re)(re)(re)傳(chuan)導,冷(leng)蒸氣與(yu)(yu)頸(jing)(jing)內壁(bi)的(de)流傳(chuan)熱(re)(re)(re)(re)(re),頸(jing)(jing)管外壁(bi)與(yu)(yu)絕熱(re)(re)(re)(re)(re)層之(zhi)(zhi)間的(de)傳(chuan)熱(re)(re)(re)(re)(re)以(yi)及通(tong)過(guo)頸(jing)(jing)管對液體的(de)輻(fu)射傳(chuan)熱(re)(re)(re)(re)(re)等,準確(que)計(ji)算其(qi)傳(chuan)熱(re)(re)(re)(re)(re)是很復雜(za)的(de)。為(wei)了(le)減(jian)少(shao)頸(jing)(jing)管部分的(de)傳(chuan)熱(re)(re)(re)(re)(re)量(liang),除采用低(di)導熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)材(cai)料(liao),減(jian)薄管壁(bi),增加(jia)(jia)管長等措(cuo)施外,增加(jia)(jia)頸(jing)(jing)管內壁(bi)粗糙度(du)和(he)進行(xing)涂黑(hei)處理(li),以(yi)及對頸(jing)(jing)管外壁(bi)進行(xing)拋光(guang),均可(ke)(ke)以(yi)減(jian)少(shao)其(qi)傳(chuan)熱(re)(re)(re)(re)(re)量(liang)。
在低(di)溫閥(fa)設計(ji)中(zhong)(zhong),為了降低(di)閥(fa)門夾層(ceng)中(zhong)(zhong)氣(qi)(qi)體的(de)對流傳熱(re),閥(fa)門的(de)夾層(ceng)要抽成真(zhen)(zhen)(zhen)空(kong),真(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)度一(yi)般達到10-3Pa以上(shang)。而為了獲得和保(bao)持這樣的(de)真(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)度,在真(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)度達到要求后常(chang)用(yong)(yong)吸氣(qi)(qi)劑(ji)來保(bao)持。通常(chang)用(yong)(yong)于低(di)溫裝置的(de)吸氣(qi)(qi)劑(ji)有活性(xing)炭(液(ye)氧閥(fa)門中(zhong)(zhong)除(chu)外)和分(fen)子(zi)篩。
為了降低輻(fu)射傳熱,要在真空中安裝防輻(fu)射屏。高真空多層絕熱材料(liao)由(you)高反射性、低輻(fu)射率的屏材料(liao)和導熱系數低的間(jian)隔材料(liao)組(zu)成,常用的有(you):鋁(lv)箔、噴鋁(lv)滌綸薄膜、鋁(lv)箔紙、玻璃纖維布(紙)、尼龍網(wang)及絲(si)綢等(deng)。影響多層絕熱的因素有(you):材料(liao)及其組(zu)合方(fang)式、真空度(du)、層密(mi)度(du)、總厚度(du)、溫度(du)、機械負荷及雜(za)質等(deng)。
低(di)溫閥門(men)(men)中(zhong)一般(ban)采用(yong)不銹(xiu)鋼材料作殼體(ti)(ti),而奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼在(zai)低(di)溫狀態下(xia)存在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)組織(zhi)向(xiang)馬氏(shi)體(ti)(ti)組織(zhi)轉(zhuan)化(hua)的(de)傾向(xiang)。當(dang)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)向(xiang)馬氏(shi)體(ti)(ti)轉(zhuan)化(hua)時就會(hui)造成(cheng)體(ti)(ti)積的(de)變(bian)化(hua),從而使得閥門(men)(men)密(mi)封面可能(neng)失去密(mi)封性(xing)能(neng)而失效(xiao)。為了降低(di)這種轉(zhuan)化(hua)量,零部(bu)件在(zai)精加工前要(yao)進行深冷處理,通常采用(yong)的(de)方法是在(zai)液(ye)氮中(zhong)浸泡1 h~2h,并重復2~3次就能(neng)滿足使用(yong)要(yao)求。
為了(le)保(bao)證(zheng)低溫(wen)(wen)閥(fa)(fa)安全可靠地運行(xing),低溫(wen)(wen)截止(zhi)閥(fa)(fa)在組裝畢(bi)后應進行(xing)壓(ya)力(li)和密(mi)封(feng)試驗,以檢驗包(bao)括閥(fa)(fa)體與閥(fa)(fa)聯結處(chu)在內的整個(ge)閥(fa)(fa)門的耐壓(ya)及密(mi)封(feng)性能。
殼體進行強度試驗時(shi),其試驗過(guo)程和程序(xu)應符國家相關標(biao)準。由(you)于低溫閥(fa)多采(cai)用不(bu)銹鋼,水(shui)壓試用水(shui)的氯化物含(han)量不(bu)應超過(guo)25 mg/L。閥(fa)門組裝前(qian)水(shui)壓試驗結束后,應對每個(ge)零部件*洗凈并清除漬,其中油污含(han)量應符合JB/T 6896-93《空氣分離備(bei)表面清潔(jie)度》的要求。試驗壓力為(wei)設計壓力的1.5倍,合格標(biao)準為(wei):在增壓過(guo)程中無(wu)異常響聲,無(wu)泄漏(lou)宏(hong)觀上不(bu)允許有可見的異常變形。
壓(ya)(ya)力試(shi)驗(yan)合(he)格后進(jin)(jin)行密(mi)(mi)(mi)封(feng)試(shi)驗(yan),試(shi)驗(yan)壓(ya)(ya)力為(wei)(wei)設壓(ya)(ya)力。試(shi)驗(yan)前對(dui)閥(fa)(fa)(fa)體,閥(fa)(fa)(fa)蓋的連(lian)接以及填(tian)料函、閥(fa)(fa)(fa)密(mi)(mi)(mi)封(feng)面等處進(jin)(jin)行檢(jian)查。為(wei)(wei)了檢(jian)查低溫(wen)(wen)閥(fa)(fa)(fa)門(men)(men)在(zai)使用(yong)溫(wen)(wen)度下(xia)密(mi)(mi)(mi)封(feng)及操(cao)作性(xing)能,常溫(wen)(wen)密(mi)(mi)(mi)封(feng)試(shi)驗(yan)合(he)格后要進(jin)(jin)行低溫(wen)(wen)檢(jian)驗(yan),為(wei)(wei)保證安全性(xing),降低試(shi)驗(yan)成本,低溫(wen)(wen)閥(fa)(fa)(fa)門(men)(men)試(shi)驗(yan)一般用(yong)液氮試(shi)驗(yan)。當(dang)閥(fa)(fa)(fa)門(men)(men)生產企(qi)業不具(ju)備低溫(wen)(wen)試(shi)驗(yan)能力時也可在(zai)常溫(wen)(wen)密(mi)(mi)(mi)封(feng)試(shi)驗(yan)合(he)格后在(zai)使用(yong)單位做。試(shi)驗(yan)一采取(qu)浸(jin)泡(pao)方式(shi),即把整(zheng)個低溫(wen)(wen)閥(fa)(fa)(fa)門(men)(men)浸(jin)入(ru)液氮進(jin)(jin)行冷卻,液體的水平面至少掩(yan)蓋住閥(fa)(fa)(fa)體與閥(fa)(fa)(fa)蓋的連(lian)接部位,在(zai)閥(fa)(fa)(fa)門(men)(men)溫(wen)(wen)度穩(wen)定后向閥(fa)(fa)(fa)門(men)(men)通入(ru)氦氣檢(jian)查其密(mi)(mi)(mi)封(feng)性(xing)能。
低溫截止(zhi)閥門的各種試驗合格(ge)后(hou)運(yun)輸到(dao)現場,由(you)使(shi)用單負責安(an)裝并(bing)進行整個(ge)低溫系統的檢驗以及試運(yun)行。
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