Как пояснили исследователи, развитие "зеленой" энергетики, важное для отказа от углеродного топлива, сталкивается с серьезной проблемой при транспортировке газов. Под давлением в трубах водород создает мощные колебания, повышающие риск утечек.
"Традиционные подходы к решению проблемы оказываются неэффективны при проектировании надежных конструкций для трубопроводов", – уточнили в ПНИПУ.
Для практического использования водород следует эффективно и безопасно доставить от производителя к потребителю. Наиболее перспективным для больших объемов и расстояний способом считается передача по трубопроводам. Однако физические свойства водорода усложняют транспортировку: он в семь раз легче природного газа, поэтому, чтобы перекачивать его, в трубопроводах нужно поддерживать очень высокое давление. Возникает и другая проблема: когда водород под высоким давлением проходит по трубопроводу, каждый поворот и неровность создают мощные вибрации, которые распространяются по всей конструкции.
Подобная нагрузка приводит к "усталости" металла и повышает риски микроповреждений. Молекулы водорода так малы, что легко просачиваются через возникшие от вибраций трещины. Для их подавления в трубопроводах используют специальные внутренние перегородки – небольшие металлические панели, которые частично гасят колебания газового потока.
В ПНИПУ сделали методику, которая позволяет проектировать оптимальные перегородки в водородных трубах. Сначала они создали модель участка трубопровода с двумя разными пластинами, а после этого запустили виртуальный эксперимент и задали необходимое давление, как в реальном трубопроводе.
"Сравнивая три ее состояния – сплошную, с малым и с большим отверстием – мы смогли увидеть, как меняется ее собственная вибрация и какая часть колебаний передается дальше, на вторую преграду. Это позволило понять, как размер отверстий в первой перегородке влияет на вибрационную нагрузку во всей остальной конструкции", – поделился доктор технических наук, декан аэрокосмического факультета ПНИПУ Владимир Модорский.
Модель пермских ученых продемонстрировала, что наличие отверстий в первой перегородке заставляет ее вибрировать с меньшей силой. При этом сама энергия колебаний не исчезает, а просто идет дальше по потоку.
