AMBIENTE, TERRITORIO E ENERGIA

Mechanical DESign and TestINg methodologies for HYdrogen centrifugal compressors

Abstract

Progetti di ricerca in collaborazione fra Università/Enti di ricerca e altri soggetti pubblici o privati con l’obbiettivo di sostenere percorsi di alta formazione che integrino le conoscenze teoriche con le competenze realizzate in specifici contesti d’esperienza.

Nome del Progetto
DESTINHY
Anno di pubblicazione
2023
Capofila
UNIPI

Nome del bando

Progetti di Alta Formazione attraverso l’attivazione di Assegni di Ricerca (Bando assegni di ricerca anno 2023)

Durata prevista
24 Mesi
60.000 €
Costo totale del progetto
30.000 €
Contributo erogato
1
Borse totali

Descrizione Bando

L’impiego dell’idrogeno come vettore energetico richiede lo sviluppo di efficienti sistemi di distribuzione e di immagazzinamento, nell’ambito dei quali una importanza fondamentale è rivestita dai sistemi di pompaggio, come i compressori centrifughi. Lo sviluppo di questi ultimi pone rilevanti problemi tecnologici, legati alla necessità di operare con velocità periferiche elevatissime, alle quali corrispondono intensi stati di sollecitazione, che impongo l’impiego di materiali con elevata resistenza meccanica. Purtroppo, questi materiali sono particolarmente sensibili agli effetti negativi dell’interazione con l’idrogeno. La previsione del comportamento strutturale di componenti operanti in ambiente di idrogeno gassoso ad alta pressione richiede la capacità di analizzare e simulare i complessi fenomeni legati alla interazione idrogenomateriale. Il progetto di ricerca riguarderà lo sviluppo di procedure di analisi che permettano di garantire l’affidabilità e la sicurezza in esercizio dei compressori centrifughi operanti nelle condizioni sopra citate. Esso prevede lo studio preliminare del comportamento meccanico di materiali innovativi ad alta resistenza in ambiente di idrogeno gassoso, in presenza di sollecitazioni statiche e affaticanti. Saranno esaminati i criteri di resistenza impiegabili in funzione del tenore di idrogeno contenuto nel materiale e delle caratteristiche dello stato di tensione, in particolare della sua triassialità. Un risultato rilevante sarà la caratterizzazione, con tecniche avanzate, del comportamento di difetti, anche non rientranti nell’ambito della Meccanica della Frattura Lineare Elastica, le “short cracks”, allo scopo di definire i criteri tecnologici di accettabilità dei difetti stessi, compatibili con le tecnologie di ispezione disponibili in ambito industriale. Una particolare attenzione sarà infine dedicata a definire e qualificare modelli per simulare il processo di diffusione dell’idrogeno all’interno di componenti meccanici. A tale scopo si farà ricorso alla metodologia degli Elementi Finiti “multiphysics” avanzata, in modo da tener conto: delle condizioni operative (pressione e temperatura), dell’effettivo stato di tensione, della presenza di “trappole” e del livello di deformazione plastica. Le simulazioni dovranno essere in grado di rappresentare il comportamento dei componenti, sia in condizioni stazionarie anche a lungo termine, che durante i transitori operativi.

Parole chiave:

HYDROGEN EMBRITTLEMENT RISK ASSESSMENT, HYDROGEN EMBRITTLEMENT TESTING, HYDROGEN DIFFUSION MODELLING
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