Водород — самый легкий и наиболее распространенный в природе химический элемент. Он составляет около 75% массы Вселенной. Водородная энергетика считается экологически чистой. Со временем водород, вероятно, 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 км, из которых 75% будут составлять переоборудованные действующие магистрали для природного газа.
Но при транспортировке газа, в том числе и водорода, возникает повышенный шум на газораспределительных станциях, который вредит органам слуха и негативно влияет на работу оборудования.
По СанПиН в производственных помещениях уровень звука должен быть в пределах 80 дБ. Например, при 90 дБ (звук проезжающего грузового вагона) уже нарушается работа органов слуха, появляются головная боль, тошнота.
Отбойный молоток производит шум в 120 дБ, и для человека без наушников это почти невыносимо, может вызвать внезапную потерю слуха.
Ученые Пермского политеха, изучив поведение звуковых волн во время течения водорода по трубам и протестировав перегородки из разного материала, смогли снизить уровень шума до безопасного. 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 то, 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, — объяснил декан аэрокосмического факультета ПНИПУ доктор технических наук 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, — добавила 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.
Статья опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ Механика» №6 за 2023 год. Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки.
Екатерина ЕСИНА
Нет комментариев