В ПНИПУ нашли способ сделать транспортировку водорода более тихой
Ученые Пермского Политеха изучили поведение звуковых волн во время течения водорода по трубам и протестировали перегородки из разного материала. Результаты исследования помогут снизить уровень шума до безопасного.
Статья опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ Механика». Одним из приоритетных направлений развития энергетики в нашей стране, согласно энергетической стратегии ЭС-2035, выступает транспортировка и хранение водорода и водородосодержащих газовых смесей для потребления внутри России и экспорта. Со временем водород заменит традиционные уголь, нефть и газ, и его применение будет расширяться для заправки автотранспорта, отопления зданий, в производстве и добыче сырья, на промышленных объектах в качестве источника энергии.
По некоторым оценкам к 2040 году протяженность системы трубопроводов для водорода достигнет более 23 тысяч километров, из которых 75 процентов будут составлять переоборудованные действующие магистрали для природного газа.
Проблема в том, что при эксплуатации существующих труб во время перемещения водорода шум может значительно превышать безопасную для человека норму. По СанПиН в производственных помещениях уровень звука должен быть в пределах 80 децибел. Например, при 90 децибел (звук проезжающего грузового вагона) уже нарушается работа органов слуха, появляется головная боль, тошнота. Отбойный молоток производит шум в 120 децибел и для человека без наушников это почти невыносимо, может вызвать внезапную потерю слуха.
Ученые ПНИПУ провели исследования процессов распространения и гашения акустических (звуковых) волн в трубопроводе при использовании перегородок из разных материалов. Они разработали численную модель, в которую подставляются параметры материалов и определяется, с какой частотой и амплитудой будет колебаться перегородка и как будет изменяться давление.
«Раньше модели учитывали только газодинамику, то есть, как газ движется и взаимодействует с твердыми недеформируемыми преградами. А мы разработали модель, которая учитывает не только это, но и деформации конструкции при воздействии на него потока водорода. Раньше такого не было», – объясняет доктор технических наук, декан аэрокосмического факультета ПНИПУ Владимир Модорский.
«В одних случаях поток газа вызывает колебания перегородок и приводит к резонансу, то есть усилению шума, а в других, наоборот – ослабляет или даже гасит звуковую волну. На практике наша модель может работать так: предприятия будут подбирать материал для перегородок, их конструкцию, как расположить и в каком количестве для конкретного случая, то есть получат «индивидуальный расчет» по снижению шума», – поделилась инженер центра высокопроизводительных вычислительных систем ПНИПУ Маргарита Серегина.
Исследование ученых Пермского Политеха поможет найти наиболее эффективный способ для снижения шума при транспортировке газа, в том числе водорода и смесей с ним, по трубопроводам. Это позволит не только сохранить здоровье людей на производстве, но и ускорить процесс перехода отечественной энергетики на водородные ресурсы.