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2023年12月11日 星期一

#14 在液態氮的管路/閥門設計, 及管路材質


 在液態氮的管路和閥門設計中,需要考慮以下關鍵因素:

1. **耐低溫材料:** 由於液態氮處於極低的溫度,管路和閥門的材料需要能夠耐受這樣的極端環境。通常使用不銹鋼或其他低溫合金。

2. **密封性能:** 液態氮易於滲透,因此閥門和管路的密封性能至關重要,以防止氣體洩漏。

3. **冷凍防結:** 液態氮的管路和閥門可能會遇到冷凍防結的問題,需要一些設計上的考慮,例如採用適當的結構和加熱裝置。

4. **流體動力學:** 了解液態氮的流體動力學特性,以確保管路和閥門的設計不會影響流動性能。

5. **操作手柄:** 操作閥門時,需要設計適合低溫操作的手柄或控制裝置,以確保人員能夠安全且有效地操作。

總的來說,液態氮的特殊性質需要在設計管路和閥門時謹慎考慮,以確保安全、可靠的運行。


另外, 

在氣體管路工程中,選擇合適的管路材質至關重要,因為不同的材質具有不同的耐腐蝕性、強度、溫度耐受性和成本。以下是一些常用的氣體管路材質介紹:

1. 碳鋼(Carbon Steel)

  • 特點:碳鋼具有高強度和耐壓能力,通常用於傳輸常溫下的非腐蝕性氣體。
  • 應用:常見於工業氣體管道,如壓縮空氣、天然氣和氮氣等。

2. 不銹鋼(Stainless Steel)

  • 特點:不銹鋼具有極強的耐腐蝕性和良好的高溫耐受性,尤其適合用於需要高純度和抗腐蝕的環境中。
  • 應用:廣泛應用於傳輸氧氣、氫氣、氬氣以及其他高純度氣體,特別是在醫療、食品加工和半導體製造中。

3. 銅(Copper)

  • 特點:銅管具有良好的導熱性和耐腐蝕性,並且易於加工和連接,常用於小型和中型管道系統。
  • 應用:常用於傳輸氣態氨、氮氣、氧氣和其他工業氣體,特別是在冷卻系統和空調系統中。

4. 鋁(Aluminum)

  • 特點:鋁質輕且耐腐蝕,適合用於低壓氣體系統。鋁材容易加工,成本較低。
  • 應用:主要用於傳輸氣體的低壓管道,如儀器空氣(Instrument Air)和一些冷凍氣體。

5. 聚四氟乙烯(PTFE,Teflon)

  • 特點:PTFE 具有卓越的耐化學腐蝕性和高溫耐受性,並且內壁光滑,減少了氣體傳輸過程中的摩擦和污染。
  • 應用:適用於傳輸腐蝕性氣體,如氟氣、氯氣和酸性氣體,常見於化工和製藥行業。

6. PVC(聚氯乙烯,Polyvinyl Chloride)

  • 特點:PVC 管具有良好的耐腐蝕性和電絕緣性能,成本低且安裝簡便。
  • 應用:主要用於低壓氣體傳輸和排氣系統,如空調系統中的排風管道和部分化工氣體的排放管道。

7. 鎳基合金(Nickel Alloys)

  • 特點:鎳基合金具有極高的耐腐蝕性和高溫耐受性,特別是在苛刻的化學環境中具有卓越的性能。
  • 應用:用於極端環境下的氣體傳輸系統,如高溫高壓的氫氣管道以及在腐蝕性化學環境中的特殊氣體管道。

8. 錳鎳管(Manganese-Nickel Alloy Tubing)

  • 特點:結合了錳和鎳的優點,具有高耐腐蝕性和強度,同時具備良好的焊接性能。
  • 應用:適用於需要高度耐腐蝕和機械性能的環境,如海洋工程、核能設備和化工系統。

9. 玻璃鋼(FRP,Fiberglass Reinforced Plastic)

  • 特點:玻璃鋼管道具有極強的耐腐蝕性和耐高溫性,重量輕且易於安裝。
  • 應用:常用於化工廠中的腐蝕性氣體傳輸系統,如酸性氣體和鹼性氣體的輸送。

這些材料各具特點,根據具體應用的需求(如氣體類型、壓力、溫度和環境條件)選擇合適的材質,可以確保氣體管路系統的安全性、耐久性和經濟性。

#13 WHY - 碳鋼在液態氮有洩漏時會發生斷裂?

 碳鋼在低溫下會變得更脆,這種現象被稱為「冷脆性」。低溫會使碳鋼晶體結構變得更加排列有序,增加了其脆性,容易斷裂。因此,在低溫應用中,需要考慮使用其他合金或進行特殊處理以改善碳鋼的性能。

碳鋼的冷脆性通常在攝氏攝氏50度以下變得較為明顯,而在攝氏攝氏20度以下更為嚴重。然而,具體影響取決於碳鋼的成分和熱處理等因素。某些碳鋼合金可能在更高或更低的溫度範圍內顯示冷脆性。

2023年12月10日 星期日

#12 WHY - 液氮閥門為何會出現洩漏情形?

液態氮的溫度非常低(約-196°C),洩漏引致碳鋼表面迅速冷卻。使碳鋼變得非常脆,產生裂縫或脆性斷裂

閥門在低溫下洩漏, 原因有幾種可能



 

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