ما هي الصمامات المبردة

يدرس علم التجميد درجات الحرارة المنخفضة وتأثيراتها على المادة والطرق التي يمكن من خلالها تطبيقها لتحقيق أهداف محددة. يتضمن علم التجميد تقنيات مختلفة، بدءاً من التبريد الفائق للسوائل بالنيتروجين السائل إلى إجراء عمليات التلاعب بالتبريد مثل التبريد السريع أو التبريد البطيء أو تجميد المواد البيولوجية.

صمامات التبريد

Cryogenic valves are used to control the flow of fluid through piping. They are often called “cryo” valves because they operate at shallow temperatures below -100°C (-212°F), which allows for greater control over the system’s operation.

وهي غير مكلفة نسبياً مقارنةً بالأنواع الأخرى. ولا تتطلب أدوات خاصة لتركيبها. ولكن في حالة عدم توخي الحذر، يمكن أن تكون خطرة. وذلك لأنها يمكن أن تتسبب في تسرب النيتروجين السائل في الغلاف الجوي، وبالتالي تشكل خطر الاستنشاق. ومن ناحية أخرى، يمكنها التحكم بدقة في تدفق السوائل عبر خط الأنابيب باستخدام صمام حساس بما يكفي للكشف عن كميات صغيرة من الضغط على سطحها. ولا توجد عيوب مرتبطة بهذا النوع من الصمامات إذا تم استخدامه.

مزايا الصمامات المبردة

• تقليل الصيانة.
• انخفاض تكاليف التركيب المخفضة.
• تحسين الكفاءة والطاقة وخفض الانبعاثات.
• يمكن أن يمثل انخفاض مستويات الضوضاء والاهتزاز في غرفة الضاغط مشكلة لبعض التركيبات.

مساوئ الصمامات المبردة

• الصمامات المبردة غير مكلفة.
• الصمامات المبردة ليست سهلة التركيب.
• الصمامات المبردة صعبة الصيانة.

تطبيقات الصمامات المبردة

تُستخدم الصمامات الكريوجينية في التطبيقات التالية:

• الضواغط
• نظام تكييف الهواء
• الطائرات (بما في ذلك المحركات الهوائية وهياكل الطائرات، إلخ)
• مركبات السيارات (مثل الشاحنات والحافلات)
• محطات تسييل الغاز الطبيعي المسال
• محطات الغاز الطبيعي المسال
• أنظمة نقل الغاز الطبيعي المسال
• صناعات الأغذية والمشروبات
• محطات فصل الهواء
• مصانع إنتاج الصلب
• المختبرات البحثية
• المصانع الكيميائية
• مصانع البتروكيماويات

مواد الصمامات المبردة

تتنوع المواد المستخدمة في صناعة الصمامات المبردة. بعضها من الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم والنحاس الأصفر وسبائك النحاس أو البرونز. يمكنك العثور على هذه المواد في صناعات مختلفة مثل معالجة الأغذية والتصنيع الكيميائي وتشغيل المعادن وما إلى ذلك.

تعتمد المادة المستخدمة على نوع الخدمة التي يحتاجها الصمام. يجب أن تكون خالية من الرصاص إذا كانت تحتاج إلى مقاومة درجات الحرارة العالية. وإذا كان مقاومًا لدرجات الحرارة المنخفضة، فإن الألومنيوم هو الأفضل. وذلك لأنه يتمتع بتوصيل حراري جيد، في حين أن الأنواع الأخرى، مثل الفولاذ الكربوني، لديها توصيل حراري ضعيف في درجات الحرارة العالية.

كيفية تركيب الصمامات المبردة في الأنابيب

Cryogenic valves are installed in piping at the cryogenic fluid’s entry and exit point. Therefore, we can take the following steps to install a cryogenic valve:

وضع العلامات: يتم وضع العلامات باستخدام قلم تحديد على جميع جوانب الأنبوب في المكان الذي تريد تركيب الصمام فيه. ستوضح لك هذه العلامات المكان الذي تحتاج إلى حفر ثقوب لأغراض الإدخال لاحقاً في هذه العملية. يجب عليك أيضًا وضع علامة على أي تركيبات أو عوائق موجودة تمنع الوصول إلى المنطقة التي تريدها (مثل الحائط).

نحتاج إلى استخدام الحجم المناسب لقمة الحفر. يمكننا اختيار لقمة الحفر المناسبة اعتمادًا على نوع الفولاذ المستخدم وعدد الثقوب المطلوبة لكل بوصة. على طول كل جانب من جوانب المكوّن الذي اخترته، سوف تبرز إلى الخارج في الغرف الخاصة بكل منها. قد يشبه ذلك حاوية حوض سباحة خارجي أو حتى غرفة تحت الأرض تحت مبنى آخر في المدينة. يمكن أن يعيش الناس فوق الأرض ولكن أيضاً تحت الأرض.

لماذا الصمامات المبردة ذات الجذع الطويل

جذع الصمامات المبردة مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ، والذي يتميز بمقاومة عالية للتآكل. وهذا ما يجعله متينًا وسهل الصيانة، ويمكننا تركيب هذا الصمام في أي موضع دون الخوف من ثنيه أو كسره بسبب صلابته.

You may wonder why many types of valves are available for cryogenic use. Well, if you’re planning on using your cryogenic system, then knowing how these different types work will be significant because some require more maintenance than others.

كيف يعمل الصمام المبرد

الصمام المبرد هو جهاز ميكانيكي يستخدم في نظام التبريد لنقل النيتروجين السائل من الأسطوانة إلى خزان التخزين. وهو يتكون من جزأين: مكبس محمل بنابض وحجاب حاجز. عندما تضغط على حاوية الغاز بالنيتروجين السائل، فإنه يضغط على هذا الحجاب الحاجز، مما يدفعه إلى الفتح مثل الباب في غرفة فارغة.

This open door allows more room for more liquid to flow through it; therefore, more space means less pressure—and that’s good news if you want cool things like ice cream or beer!

أنواع الصمامات المبردة

الصمامات الكروية المبردة

تستخدم الصمامات الكروية للتحكم في تدفق السوائل أو الغازات. من خلال تدوير الكرة 90 درجة حول محورها، يمكن للسائل إما أن يتدفق أو يسدّ. حتى إذا لم يتم استخدام الصمامات لفترة طويلة، فإنها ستوفر مانع تسرب موثوق به طوال عمر الصمام بسبب عمرها التشغيلي الطويل. وهذا ما يجعلها أكثر شيوعًا كصمامات كروية.

يتطلب أي نظام أنابيب وخطوط أنابيب لغاز البترول المسال والغاز الطبيعي المسال والسوائل الحرارية والأكسجين السائل وتطبيقات النيتروجين استخدام صمام كروي مزدوج الغلق، ويمكن أن تكون من الأنواع ذات التجويف المنخفض والكامل. تحتوي الصمامات الكروية المبردة على حيز بخار بارتفاع كافٍ يسمح بالتبخير في المنطقة أسفل الغدة. وهذا يحافظ على تعبئة الغدة في درجة حرارة قريبة من درجة الحرارة المحيطة.

صمام زاوية التبريد

Angle valves can be used with cryogenic fluids (liquid nitrogen) but must be adequately cooled before the operation so that they don’t expand due to temperature changes.

تُستخدم الصمامات الزاوية أيضًا في صناعة النفط والغاز للتحكم في تدفق السوائل. كما أنها تستخدم في صناعات التعدين والصناعات الكيميائية وصناعات الطاقة. تتميز الصمامات الزاوية بالعديد من المزايا مقارنة بالصمامات الأخرى لأنه يمكن ضبطها بسهولة عن طريق تدوير مقبض على جانبها. وهذا يجعل من السهل التحكم في الضغط الذي تتحرك به السوائل عبر خطوط الأنابيب أو الخزانات دون المخاطرة بالتعرض للتلف من ارتفاع درجة الحرارة أو انفجار الأنابيب.

جصمام الكرة الأرضية الريوجيني

تُستخدم الصمامات الكروية في مختلف الصناعات، بما في ذلك النفط والغاز، ومعالجة المياه، والمعالجة الكيميائية، وتعبئة وتغليف المواد الغذائية. كما أنها تستخدم عادة في التطبيقات المبردة مثل البحث العلمي أو استكشاف الفضاء السحيق.

الشكل الكروي للصمام الكروي يسمح له بالتناسب مع المساحات الضيقة مع الحفاظ على خصائص التدفق المناسبة. وهذا يجعله مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب ضغوطًا عالية أو معدلات تدفق منخفضة (مثل معدات المختبرات). يتيح لك الشكل الكروي أيضًا استخدام صمامات أصغر من الصمامات الأخرى، مما يعني تكاليف صيانة أقل.

يعمل صمام الكرة الأرضية مثل أي صمام آخر في منزلك أو تطبيقاتك. إنه حل رائع للتدفقات المختلفة مع تطبيقات الضغط المنخفض مثل البحث العلمي أو استكشاف الفضاء السحيق.

صمام فراشة التبريد

صمامات الفراشة هي نوع من الصمامات أحادية الاتجاه، وتتكون من جزأين، أحدهما يفتح والآخر يغلق لمنع تدفق السوائل إلى الخارج أو الداخل.

Butterfly valves can be used as globe or gate valves, depending on their position in the system. The shape also determines whether they are ball and socket or straight cylinder valves with T’s at either end.

The advantage to using butterfly valves is their ability to open quickly and shut off quickly when needed—a necessity if you don’t want your cryogenic liquid depleting too quickly. However, if you need more time between opening/closing operations, this type may not be ideal because it takes longer than other types’ closure rates.

صمام بوابة التبريد

تُستخدم صمامات البوابة حيثما يتطلب الأمر تدفقًا كبيرًا. ولها مزايا وعيوب، وكذلك تطبيقات في الأنظمة المبردة.

Gate valves have been used to control the gas discharge rate from a pressure vessel or other closed system by providing an adjustable orifice that allows flow only during specific time intervals. This type of valve has many advantages. For example, it’s easy to assemble, there’s no need for any maintenance after installation, you can easily install it on top of flanges (such as those used with welded joints), and it doesn’t require special tooling other types do.

أين تُستخدم الصمامات المبردة

تُستخدم الصمامات المبردة في النفط والغاز والبتروكيماويات والمستحضرات الصيدلانية. كما أنها تستخدم في الأنظمة المبردة. بالإضافة إلى ذلك، يمكنك العثور على الصمامات المبردة في المنشآت التي تتطلب أعلى مستوى من الموثوقية لمعداتها. ويشمل ذلك مصانع التبريد والتطبيقات الصناعية الأخرى حيث تكون الدقة حاسمة لنجاح أو فشل العملية.

خاتمة

Cryogenic valves are used in the piping industry because they are reliable and sturdy. They can withstand high pressures without breaking or causing damage to the system. They also last longer than traditional valves because they aren’t subject to wear or corrosion like other parts of your plumbing system would be over time due.