Проект «Разработка поворотного колена с улучшенными параметрами течения»
Ученица инженерного класса школы № 1799 г. Москвы Арина Ежова провела исследование, которое в будущем позволит сделать системы труб для подачи газа, воды или других жидкостей более совершенными и удобными в использовании. Руководитель проекта – кандидат технических наук, доцент кафедры ИТНО НИУ МЭИ (Московский энергетический институт) Осипов Сергей Константинович. Научный консультант – студентка НИУ МЭИ Бодина Валерия Алексеевна.
Арина долго не могла определиться с темой обязательного для учеников предпрофессиональных классов проекта. Все темы, которые приходили ей в голову, представлялись либо слишком заезженными, либо, наоборот, слишком сложными, даже теоретически невыполнимыми в рамках школьного проекта. В конце концов она, как и еще несколько ее одноклассников, взяла себе тему, которую предложили кураторы из МЭИ.
Поначалу тема, которая досталась Арине, не показалась ей особенно увлекательной. Но в ходе работы над проектом она изменила свое мнение. Теперь она находит, что изучение особенностей движения вещества по трубам не только полезно для общества, но и очень интересно.
Проблема, над решением которой предлагалось поработать, заключается в том, что поток жидкости или газа, протекающий по трубе, теряет скорость при повороте. Поток отрывается от стенки трубы, и давление в трубе падает, причем падает неравномерно. Отрыв от внутренней стенки усиливается стремлением потока двигаться по инерции в изогнутом участке по направлению к внешней стенке. Образуется вихревая зона, которая распространяется вперед и в ширину, существенно сокращая сечение основного потока. Это снижает пропускную способность и создает дополнительные сложности при эксплуатации, например затрудняет подсчет количества вещества, которое протекает по трубе за определенную единицу времени. Соответствующий измерительный прибор, расходомер, имеет смысл ставить не ближе чем за 50 диаметров от поворота трубы, иначе его показания будут некорректными. Но на многих предприятиях такого длинного ровного участка трубы попросту нет. Между тем более точные данные о пропускной способности труб позволяют оптимизировать производство.