Reinwasserstoff- und wasserstoffhaltige Erdgasleitungen sind eine der wichtigen Methoden zur effizienten großskaligen Speicherung und Beförderung von Wasserstoff. Ausdehnung und Störungen sind typische Betriebszustände bei schnellen transienten Strömungen in Rohrleitungen. Aufgrund der erheblichen Unterschiede in den physikalischen Eigenschaften von Methan und Wasserstoff wird die Vorhersage der schnellen transienten Vorgänge in Reinwasserstoff- und wasserstoffhaltigen Erdgasleitungen erschwert. Durch den Aufbau eines transienten Simulationsmodells für Reinwasserstoff- und wasserstoffhaltige Erdgasleitungen wurde mithilfe der Charakteristik-Methode eine detaillierte Analyse der Strömungseigenschaften unter komplexen Betriebsbedingungen wie Ventilöffnung/-schluss und Druckminderungswellenausbreitung durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen: Das schnelle Transientenmodell zeigt eine gute Anpassungsfähigkeit mit einem Fehler von 3,17 % gegenüber realen Betriebsdaten von Wasserstoffleitungen; die schnellen transienten Strömungseigenschaften von Methan und Wasserstoff unterscheiden sich deutlich, wobei die maximale Amplitude von Methan während der schnellen Schließexpansion um 78,02 % höher ist als die von Wasserstoff, die Schwingungsperiode von Wasserstoff jedoch das 2,67-fache von Methan beträgt; Hochdruck- und Großrohrleitungsbedingungen erhöhen die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Druckwellen in Wasserstoffleitungen erheblich, der Rohrdurchmesser hat jedoch nur geringe Auswirkungen auf die Amplitude. Die Forschungsergebnisse können eine theoretische Unterstützung für den sicheren Betrieb von Reinwasserstoff- und wasserstoffhaltigen Erdgasleitungen bieten.

Wasserstoffleitung; wasserstoffhaltiges Erdgas; schnelle Transienten; Charakteristik-Methode; Druckwellen