在許多工業應用場景中，低溫介質的使用越來越廣泛，例如液化天然氣、低溫儲罐和制冷設備等，這對閥門及其組合件提出了特殊的設計要求。為了確保低溫條件下閥門系統的安全、可靠運行，設計人員在開發此類閥門時必須充分考慮各方面因素，本文將重點探討低溫閥門的設計要求與關鍵技術措施。
1. 長時間工作能力
低溫閥門及其組合件往往需要在極端溫度環境中運行長達10年或經歷3500到5000次循環操作。因此，在設計過程中要重點考慮以下幾點：
- 材料選用與熱疲勞分析：選用適用于低溫環境的材料，確保在多次熱循環和長期操作過程中保持良好的力學性能和化學穩定性。
- 可靠性測試與耐久性試驗：開展嚴苛的疲勞試驗和老化測試，驗證閥門在實際應用中的長期耐用性，降低因長期使用引起的故障風險。
2. 控制熱量傳遞
相對于低溫介質而言，閥門本身不應成為一個顯著的熱源。主要原因在于：
- 熱量傳入問題：過多的熱量進入低溫介質不僅會降低系統的熱效率，還可能導致低溫介質部分汽化，引發異常升壓或其他安全隱患。
- 設計措施：在設計中，應采用隔熱措施或選用低導熱材料，以確保閥門與低溫介質之間有足夠的熱阻隔離，從而防止熱量不必要的傳遞。
3. 確保操作性能與密封性能
低溫條件下，許多材料的物理性能會發生較大變化，特別是在操作部件和密封結構方面：
- 手輪操作性能：設計時要確保低溫介質不會對手輪的操作產生負面影響，保證操作者在低溫環境下能夠輕松、順暢地進行閥門控制。
- 填料密封性能：低溫可能使填料材料變硬或變脆，從而影響密封效果。設計過程中應選擇適用于低溫環境的密封材料，并設計合理的填料箱結構，以確保密封性能的穩定和持久。
4. 滿足防爆與防火要求
對于直接與低溫介質接觸的閥門組合件，其結構設計還必須符合相關的防爆和防火要求：
- 防爆設計：確保閥門及其附件在可能產生火花或其他點燃源的環境中不會引起爆炸風險。
- 防火措施：通過結構設計和材料選型，降低火災發生的可能性，保障整個系統的安全運行。
5. 防止摩擦部件受損
在低溫狀態下，閥門組合件通常不能進行常規潤滑：
- 無潤滑工作環境：由于低溫環境下部分潤滑劑可能失效，設計時必須采取防止摩擦部件直接接觸及磨損的措施。
- 設計優化：采用耐磨材料和優化機械結構，確保在無潤滑條件下各運動部件之間的摩擦最小化，從而延長閥門的使用壽命
低溫閥門的設計是一項綜合性的工程，需要充分考慮低溫介質對材料、結構和熱力學特性的影響。長時間的可靠運行、有效的熱量管理、優異的操作和密封性能、防爆防火要求以及在無潤滑情況下的機械磨損防護，都是設計過程中不可忽視的重要環節。只有在各個方面均達到優化，低溫閥門才能在極端環境下保障系統的安全、穩定運行，并為相關工業領域提供堅實的技術支持。
