Så påverkas ventiler av Joule-Thomson-effekten

Vad är Joule-Thomson-effekten och hur fungerar den?

När gastrycket minskar genom en reglerventil eller tryckreduceringsventil, sjunker också dess temperatur. För naturgas gäller att ett tryckfall på 6,89 Bar 689 kPa (100 psi) vanligtvis leder till en temperaturminskning på cirka 3,3–4,4°C (6–8°F). Till exempel kan ett tryckfall från 62,00 Bar 6200 kPa till  13,80 Bar 1380 kPa (900 till 200 psi) resultera i en temperatursänkning på 23,3–31,1°C (42–56°F).

Påverkan på drift och ventilval

Den temperaturminskning som uppstår kan orsaka flera driftstörningar:

• Frysningsrisk (invändigt)
  Naturgas innehåller ofta fukt som kan frysa om temperaturen sjunker under 0°C (32°F). Detta kan leda till blockeringar, vilket påverkar gasflödet.
• Isbildning (utvändigt)
  När gas expanderar och kyls av kan fukt från omgivande luft kondensera och frysa på ventilens eller regulatorns utsida. Om is ansamlas på en regulator kan det påverka dess funktion, leda till tryckvariationer och i värsta fall blockera gasflödet helt. I extrema fall kan det orsaka övertryck, gasläckor eller otillräcklig gastillförsel.
• Materialval
  Ventiler som utsätts för extrema temperaturförändringar måste vara tillverkade av material som tål kryogena förhållanden, särskilt vid höga tryckfall.
• Val av trim
  I applikationer med blandade köldmedier är det viktigt att välja rätt trim. Kryogena ventiler med tryckbalansering är ofta att föredra, och trim med borrade hål eller spår i flödesriktningen uppåt kan minska buller, vibrationer och erodering på grund av flashing.

Åtgärder för att hantera Joule-Thomson-effekten

För att minimera de negativa effekterna av Joule-Thomson-effekten kan olika åtgärder vidtas som:

• Värmeslingor: Genom att installera värmeslingor runt ventilerna kan man motverka nedkylning och isbildning.
• Isolering: Även om isolering kan försvåra underhåll, kan det i vissa fall vara nödvändigt för att skydda ventiler från kyla.
• Förvärmning av gas: Att installera ett förvärmningssystem placerat uppströms på tryckreduceringsventilen kan hjälpa till att kompensera för den temperaturminskning som sker vid expansion.
• Parallella ventilsystem: Om en ventil fryser eller täcks av is kan en sekundär regulator automatiskt ta över och upprätthålla ett stabilt gasflöde.

Genom att förstå Joule-Thomson-effekten och vidta rätt åtgärder kan man optimera ventilvalet och säkerställa en pålitlig, säker och effektiv drift av gassystemet.

Våra tekniska specialister hjälper dig gärna att välja rätt ventiler och lösningar för just din applikation. Tveka inte att kontakta oss eller boka ett möte direkt med en av våra produktspecialister.