শিল্প দৃষ্টিকোণ থেকে তরল হাইড্রোজেন ভালভ

সংরক্ষণ ও পরিবহনের ক্ষেত্রে তরল হাইড্রোজেনের কিছু নির্দিষ্ট সুবিধা রয়েছে। হাইড্রোজেনের তুলনায় তরল হাইড্রোজেনের (LH2) ঘনত্ব বেশি এবং সংরক্ষণের জন্য কম চাপের প্রয়োজন হয়। তবে, হাইড্রোজেনকে তরল হতে হলে -২৫৩° সেলসিয়াস তাপমাত্রার প্রয়োজন হয়, যার অর্থ হলো এটি বেশ কঠিন একটি প্রক্রিয়া। অত্যধিক নিম্ন তাপমাত্রা এবং দাহ্যতার ঝুঁকি তরল হাইড্রোজেনকে একটি বিপজ্জনক মাধ্যমে পরিণত করে। এই কারণে, সংশ্লিষ্ট প্রয়োগের জন্য ভালভ ডিজাইন করার সময় কঠোর সুরক্ষা ব্যবস্থা এবং উচ্চ নির্ভরযোগ্যতা অপরিহার্য শর্ত।

Fadila Khelfaoui, Frédéric Blanquet দ্বারা

ভেলান ভালভ (ভেলান)

তরল হাইড্রোজেনের (LH2) প্রয়োগ।

বর্তমানে, তরল হাইড্রোজেন বিভিন্ন বিশেষ ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হচ্ছে এবং এর ব্যবহারের চেষ্টা করা হচ্ছে। মহাকাশ শিল্পে, এটি রকেট উৎক্ষেপণের জ্বালানি হিসেবে ব্যবহার করা যায় এবং ট্রান্সসনিক উইন্ড টানেলে শক ওয়েভও তৈরি করতে পারে। “বিগ সায়েন্স”-এর সমর্থনে, তরল হাইড্রোজেন সুপারকন্ডাক্টিং সিস্টেম, পার্টিকল অ্যাক্সিলারেটর এবং নিউক্লিয়ার ফিউশন ডিভাইসের একটি মূল উপাদান হয়ে উঠেছে। টেকসই উন্নয়নের প্রতি মানুষের আকাঙ্ক্ষা বাড়ার সাথে সাথে, সাম্প্রতিক বছরগুলোতে আরও বেশি সংখ্যক ট্রাক এবং জাহাজে জ্বালানি হিসেবে তরল হাইড্রোজেন ব্যবহৃত হচ্ছে। উপরোক্ত প্রয়োগ ক্ষেত্রগুলোতে ভালভের গুরুত্ব অত্যন্ত সুস্পষ্ট। ভালভের নিরাপদ এবং নির্ভরযোগ্য কার্যকারিতা তরল হাইড্রোজেন সরবরাহ শৃঙ্খল ইকোসিস্টেমের (উৎপাদন, পরিবহন, সংরক্ষণ এবং বিতরণ) একটি অবিচ্ছেদ্য অংশ। তরল হাইড্রোজেন সম্পর্কিত কার্যক্রমগুলো বেশ চ্যালেঞ্জিং। -২৭২°C পর্যন্ত উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন ভালভের ক্ষেত্রে ৩০ বছরেরও বেশি বাস্তব অভিজ্ঞতা এবং দক্ষতার সাথে, ভেলান দীর্ঘদিন ধরে বিভিন্ন উদ্ভাবনী প্রকল্পে জড়িত রয়েছে এবং এটি স্পষ্ট যে, তারা তাদের সামর্থ্য দিয়ে তরল হাইড্রোজেন পরিষেবার প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জগুলো জয় করেছে।

নকশা পর্যায়ে চ্যালেঞ্জ

একটি ভালভ ডিজাইনের ঝুঁকি মূল্যায়নে চাপ, তাপমাত্রা এবং হাইড্রোজেন ঘনত্ব—এই সবগুলোই প্রধান বিবেচ্য বিষয়। ভালভের কার্যকারিতা সর্বোত্তম করতে ডিজাইন এবং উপাদান নির্বাচন একটি নির্ণায়ক ভূমিকা পালন করে। তরল হাইড্রোজেন প্রয়োগে ব্যবহৃত ভালভগুলো অতিরিক্ত কিছু চ্যালেঞ্জের সম্মুখীন হয়, যার মধ্যে অন্যতম হলো ধাতুর উপর হাইড্রোজেনের ক্ষতিকর প্রভাব। অত্যন্ত নিম্ন তাপমাত্রায়, ভালভের উপাদানগুলোকে কেবল হাইড্রোজেন অণুর আক্রমণই প্রতিরোধ করতে হয় না (এর সাথে সম্পর্কিত কিছু ক্ষয় প্রক্রিয়া এখনও শিক্ষাজগতে বিতর্কিত), বরং তাদের জীবনচক্র জুড়ে দীর্ঘ সময় ধরে স্বাভাবিক কার্যকারিতাও বজায় রাখতে হয়। প্রযুক্তিগত উন্নয়নের বর্তমান স্তরের পরিপ্রেক্ষিতে, হাইড্রোজেন প্রয়োগে অধাতব উপাদানের উপযোগিতা সম্পর্কে এই শিল্পের জ্ঞান সীমিত। সিলিং উপাদান নির্বাচন করার সময় এই বিষয়টি বিবেচনায় রাখা প্রয়োজন। কার্যকর সিলিংও একটি মূল ডিজাইন কার্যকারিতার মানদণ্ড। তরল হাইড্রোজেন এবং পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রার (ঘরের তাপমাত্রা) মধ্যে প্রায় ৩০০°C তাপমাত্রার পার্থক্য থাকে, যার ফলে একটি তাপমাত্রার তারতম্য তৈরি হয়। ভালভের প্রতিটি উপাদান বিভিন্ন মাত্রার তাপীয় প্রসারণ এবং সংকোচনের মধ্য দিয়ে যাবে। এই অসামঞ্জস্যের কারণে গুরুত্বপূর্ণ সিলিং পৃষ্ঠগুলো থেকে বিপজ্জনক লিকেজ হতে পারে। ভালভ স্টেমের সিলিং দৃঢ়তাও ডিজাইনের একটি প্রধান কেন্দ্রবিন্দু। ঠান্ডা থেকে গরম অবস্থায় পরিবর্তনের ফলে তাপ প্রবাহ সৃষ্টি হয়। বনেট ক্যাভিটি এলাকার গরম অংশ জমে যেতে পারে, যা স্টেম সিলিং-এর কার্যকারিতা ব্যাহত করতে পারে এবং ভালভের পরিচালন ক্ষমতাকে প্রভাবিত করতে পারে। এছাড়াও, -২৫৩° সেলসিয়াসের অত্যন্ত নিম্ন তাপমাত্রার কারণে সর্বোত্তম ইনসুলেশন প্রযুক্তির প্রয়োজন হয়, যাতে ভালভটি এই তাপমাত্রায় তরল হাইড্রোজেনকে ধরে রাখতে পারে এবং ফুটন্ত অবস্থায় সৃষ্ট ক্ষতি ন্যূনতম রাখতে পারে। যতক্ষণ তরল হাইড্রোজেনে তাপ স্থানান্তরিত হবে, ততক্ষণ এটি বাষ্পীভূত হবে এবং লিক করবে। শুধু তাই নয়, ইনসুলেশনের ভাঙন বিন্দুতে অক্সিজেনের ঘনীভবন ঘটে। অক্সিজেন একবার হাইড্রোজেন বা অন্যান্য দাহ্য পদার্থের সংস্পর্শে এলে আগুন লাগার ঝুঁকি বেড়ে যায়। অতএব, ভালভের সম্ভাব্য অগ্নিঝুঁকি বিবেচনা করে, ভালভগুলোকে অবশ্যই বিস্ফোরণ-প্রতিরোধী উপকরণ, সেইসাথে অগ্নি-প্রতিরোধী অ্যাকচুয়েটর, ইন্সট্রুমেন্টেশন এবং ক্যাবল দিয়ে ডিজাইন করতে হবে, যেগুলোর সবকটিরই কঠোরতম সার্টিফিকেশন থাকতে হবে। এটি নিশ্চিত করে যে আগুন লাগার ঘটনায় ভালভটি সঠিকভাবে কাজ করবে। বর্ধিত চাপও একটি সম্ভাব্য ঝুঁকি যা ভালভকে অকার্যকর করে দিতে পারে। যদি ভালভ বডির গহ্বরে তরল হাইড্রোজেন আটকে যায় এবং একই সাথে তাপ স্থানান্তর ও তরল হাইড্রোজেনের বাষ্পীভবন ঘটে, তবে এর ফলে চাপ বৃদ্ধি পাবে। যদি চাপের পার্থক্য বেশি হয়, তবে ক্যাভিটেশন (cavitation) বা শব্দ সৃষ্টি হয়। এই ঘটনাগুলো ভালভের কার্যকালের অকাল সমাপ্তি ঘটাতে পারে এবং এমনকি প্রক্রিয়াগত ত্রুটির কারণে ব্যাপক ক্ষতির কারণও হতে পারে। নির্দিষ্ট অপারেটিং পরিস্থিতি যাই হোক না কেন, নকশা প্রণয়নের সময় যদি উপরোক্ত বিষয়গুলো সম্পূর্ণরূপে বিবেচনা করা যায় এবং সেই অনুযায়ী প্রতিকারমূলক ব্যবস্থা গ্রহণ করা যায়, তবে ভালভের নিরাপদ ও নির্ভরযোগ্য কার্যকারিতা নিশ্চিত করা সম্ভব। এছাড়াও, পরিবেশগত সমস্যা, যেমন অনিয়ন্ত্রিত লিকেজ সম্পর্কিত নকশার চ্যালেঞ্জও রয়েছে। হাইড্রোজেন অনন্য: এর অণু ছোট, এটি বর্ণহীন, গন্ধহীন এবং বিস্ফোরক। এই বৈশিষ্ট্যগুলো শূন্য লিকেজের পরম প্রয়োজনীয়তা নির্ধারণ করে।

উত্তর লাস ভেগাস পশ্চিম উপকূল হাইড্রোজেন তরলীকরণ কেন্দ্রে,

ভিল্যান্ড ভালভ প্রকৌশলীরা প্রযুক্তিগত পরিষেবা প্রদান করছেন

ভালভ সমাধান

নির্দিষ্ট কার্যকারিতা এবং প্রকার নির্বিশেষে, সমস্ত তরল হাইড্রোজেন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য ভালভকে কিছু সাধারণ প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে হয়। এই প্রয়োজনীয়তাগুলির মধ্যে রয়েছে: কাঠামোগত অংশের উপাদান এমন হতে হবে যা অত্যন্ত নিম্ন তাপমাত্রায়ও কাঠামোগত অখণ্ডতা বজায় রাখে; সমস্ত উপাদানের স্বাভাবিক অগ্নি সুরক্ষা বৈশিষ্ট্য থাকতে হবে। একই কারণে, তরল হাইড্রোজেন ভালভের সিলিং উপাদান এবং প্যাকিংকেও উপরে উল্লিখিত মৌলিক প্রয়োজনীয়তাগুলি পূরণ করতে হবে। অস্টেনিটিক স্টেইনলেস স্টিল তরল হাইড্রোজেন ভালভের জন্য একটি আদর্শ উপাদান। এর চমৎকার ইমপ্যাক্ট স্ট্রেংথ, ন্যূনতম তাপ ক্ষয় রয়েছে এবং এটি তাপমাত্রার বড় তারতম্য সহ্য করতে পারে। অন্যান্য উপাদানও রয়েছে যা তরল হাইড্রোজেনের জন্য উপযুক্ত, তবে সেগুলি নির্দিষ্ট প্রক্রিয়াগত শর্তের মধ্যে সীমাবদ্ধ। উপাদান নির্বাচনের পাশাপাশি, কিছু নকশার খুঁটিনাটি বিষয় উপেক্ষা করা উচিত নয়, যেমন ভালভ স্টেমকে প্রসারিত করা এবং সিলিং প্যাকিংকে চরম নিম্ন তাপমাত্রা থেকে রক্ষা করার জন্য একটি এয়ার কলাম ব্যবহার করা। এছাড়াও, ঘনীভবন এড়াতে ভালভ স্টেমের বর্ধিত অংশে একটি ইনসুলেশন রিং লাগানো যেতে পারে। নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশন শর্ত অনুযায়ী ভালভ ডিজাইন করা বিভিন্ন প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জের আরও যুক্তিসঙ্গত সমাধান দিতে সাহায্য করে। ভেলান দুটি ভিন্ন ডিজাইনে বাটারফ্লাই ভালভ সরবরাহ করে: ডাবল এক্সেন্ট্রিক এবং ট্রিপল এক্সেন্ট্রিক মেটাল সিট বাটারফ্লাই ভালভ। উভয় ডিজাইনেরই দ্বিমুখী প্রবাহের ক্ষমতা রয়েছে। ডিস্কের আকৃতি এবং ঘূর্ণন গতিপথ ডিজাইন করার মাধ্যমে একটি দৃঢ় সীল অর্জন করা যায়। ভালভ বডিতে এমন কোনো গহ্বর নেই যেখানে কোনো অবশিষ্ট মাধ্যম থাকে না। ভেলান ডাবল এক্সেন্ট্রিক বাটারফ্লাই ভালভের ক্ষেত্রে, এটি ডিস্ক এক্সেন্ট্রিক ঘূর্ণন ডিজাইন গ্রহণ করে, যা স্বতন্ত্র ভেলফ্লেক্স সিলিং সিস্টেমের সাথে মিলিত হয়ে চমৎকার ভালভ সিলিং কর্মক্ষমতা অর্জন করে। এই পেটেন্ট করা ডিজাইনটি ভালভের মধ্যে এমনকি বড় ধরনের তাপমাত্রার ওঠানামাও সহ্য করতে পারে। টর্কসিল ট্রিপল এক্সেন্ট্রিক ডিস্কেরও একটি বিশেষভাবে ডিজাইন করা ঘূর্ণন গতিপথ রয়েছে যা নিশ্চিত করতে সাহায্য করে যে ডিস্কের সিলিং পৃষ্ঠটি শুধুমাত্র ভালভ বন্ধ অবস্থানে পৌঁছানোর মুহূর্তে সিটকে স্পর্শ করে এবং কোনো আঁচড় তৈরি করে না। অতএব, ভালভের ক্লোজিং টর্ক ডিস্কটিকে নমনীয়ভাবে বসতে চালিত করতে পারে এবং ভালভ বন্ধ অবস্থানে একটি পর্যাপ্ত ওয়েজ এফেক্ট তৈরি করতে পারে, একই সাথে ডিস্কটিকে সিট সিলিং পৃষ্ঠের সম্পূর্ণ পরিধির সাথে সমানভাবে সংস্পর্শে রাখে। ভালভ সিটের এই নমনীয়তা ভালভ বডি এবং ডিস্ককে একটি "স্ব-সমন্বয়কারী" কার্যকারিতা প্রদান করে, যার ফলে তাপমাত্রার ওঠানামার সময় ডিস্কের জ্যাম হওয়া এড়ানো যায়। শক্তিশালী স্টেইনলেস স্টিলের ভালভ শ্যাফটটি উচ্চ অপারেটিং সাইকেলে সক্ষম এবং অত্যন্ত নিম্ন তাপমাত্রায়ও মসৃণভাবে কাজ করে। ভেলফ্লেক্স ডাবল এক্সেন্ট্রিক ডিজাইনের কারণে ভালভটি দ্রুত এবং সহজে অনলাইন সার্ভিসিং করা যায়। সাইড হাউজিং থাকার ফলে, অ্যাকচুয়েটর খোলা বা বিশেষ যন্ত্রপাতির প্রয়োজন ছাড়াই সিট এবং ডিস্ক সরাসরি পরিদর্শন বা সার্ভিসিং করা যায়।

তিয়ানজিন টাংগু ওয়াটার-সিল ভালভ কোং, লিমিটেডঅত্যন্ত উন্নত প্রযুক্তির রেসিলিয়েন্ট সিটেড ভালভ সমর্থন করছে, যার মধ্যে রয়েছে রেসিলিয়েন্ট সিটেডওয়েফার বাটারফ্লাই ভালভ, লগ বাটারফ্লাই ভালভ, ডাবল ফ্ল্যাঞ্জ কনসেন্ট্রিক বাটারফ্লাই ভালভডাবল ফ্ল্যাঞ্জ এক্সেন্ট্রিক বাটারফ্লাই ভালভ,Y-স্ট্রেনারভারসাম্য ভালভ,ওয়েফার ডুয়াল প্লেট চেক ভালভইত্যাদি।