ВВЕДЕНИЕ
Амин Афтахович родился 4 января 1924 г. в семье потомственного священнослужителя. Отец – Афтахметдин Тарзиманов – известный приходской мулла в мечети № 11 г. Казани. Мать – Хажар Шарафовна – происходила из известной династии священнослужителей Шарафов (многие представители этого славного рода были репрессированы и расстреляны в 1937–1938 годах). До революции муллы были самыми просвещенными и уважаемыми людьми среди мусульманского населения. Фамилия Тарзиманов принадлежала первому мулле из рода Тарзимановых. Тарзимани из Анжары окончил медресе в Бухаре, вернулся в родную деревню. Сход жителей избрал его муллой, затем имам-хатибом. Он открыл в деревне первую школу. Сын Тарзимани Камалетдин, внук Кыяметдин и правнук Афтахметдин (отец Амина Афтаховича) тоже были муллами.
Большая семья Тарзимановых жила в патриархальной Ново-Татарской слободе, в которой до индустриализации не было ни одной русской семьи. Звучала только татарская речь. Двухэтажный дом № 58 по ул. Большая Ямашевская был просторным, с большим двором и большим садом, местом развлечений шестерых братьев – Гаммара, Габбаса, Нуха, Анвара, Джавада и Амина. Амин был младшим и, естественно, любимчиком в семье. Этот дом оставил семье Тарзимановых родной брат отца Кашшаф Тарзимани, который переехал в Уфу после назначения в духовное управление судьей и главным редактором журнала «Ислам».
Амин рос в дружной и трудолюбивой семье. Каждое лето в конце мая они всем семейством уезжали в родное село Старая Анжара, чтобы вырастить на зиму урожай, достаточный для такой большой семьи.
Во всех семьях потомственных священнослужителей все дети должны были получать духовное образование. Однако отец Амина Афтаховича, будучи образованным человеком, решил, несмотря на все сложности, дать детям светское образование. Все дети Тарзимановых выросли, получили высшее образование и стали известными специалистами.
В 1931 году Амин пошел в первый класс татарской средней школы № 13, которая находилась недалеко от дома. Учеба в школе давалась довольно легко. Благодаря своей хорошей учебе и общительности у Амина было много друзей.
…Наступил 1937 год, начались репрессии среди священнослужителей. Почти вся семья матери Амина Афтаховича была репрессирована. Еще в 1928 году отец Амина Афтаховича отказался от службы и стал работать на предприятиях Казани. Возможно, это и спасло семью Тарзимановых от репрессий.
В 1941 году Амин с отличием закончил десять классов и поступил на первый курс механического факультета Казанского химико-технологического института. И тут следующая напасть – Великая Отечественная война. Студента Тарзиманова направляют на работу испытателем боеприпасов на завод им. Калинина (с января 1942 по август 1942 года). Пытливый ум и сообразительность Амина Афтаховича и здесь были направлены на то, чтобы улучшить условия по обеспечению безопасности жизни испытателей.
В один из вечеров 1941 года происходит еще одно событие, которое в дальнейшем повлияло на жизнь Амина Афтаховича. С друзьями он пошел в театр, после окончания спектакля работники военкомата перекрыли все двери и начали задерживать людей призывного возраста. Тогда, естественно, ни у кого ни было с собой документов, свидетельствующих о возрасте. Со слов призывников заполняли документы и отправляли на формирование. Каким-то образом об этом успели сообщить матери Амина Афтаховича. Она принесла паспорт, и работники военкомата, убедившись, что он не подлежит призыву, отпустили его домой. Это спасло его от мобилизации в первые дни войны, а от первого призыва, как известно, в живых остались лишь единицы.
В августе 1942 года Амина Афтаховича посылают на учебу в 3-е Ленинградское артиллерийское училище, которое базировалось в г. Костроме. После ускоренного обучения он получил воинское звание лейтенанта. Вместе с другими молодыми офицерами его отправили на фронт. Их посадили в полуторку. Передние скамейки заняли наиболее бойкие офицеры, Амин Афтахович оказался на последней скамейке. Неожиданно налетели фашистские бомбардировщики. Одна из бомб упала за грузовиком. Грузовик перевернулся и офицеров раскидало на дороге. Многие из них погибли от многочисленных осколочных ранений. Выкинуло из грузовика и Амина Афтаховича. Санитары случайно обнаружили, что контуженный молодой лейтенант еще дышит, оказали помощь и отправили в госпиталь. После лечения он был отправлен в боевую часть по назначению. С мая 1943 Амин Афтахович командир взвода топографической разведки, гвардии лейтенант. Воевал на 2-м и 3-м Прибалтийских фронтах, а также на 3-м Белорусском. До конца войны был на передовой. Имеет награды: Орден Красной Звезды и медаль «За отвагу».
Из воспоминаний А.А. Тарзиманова:
Белорусская операция 1944 года (кодовое название «Багратион») – одна из крупнейших стратегических наступательных операций Великой Отечественной войны – была проведена 23 июня – 29 августа с целью разгрома немецко-фашистской группы армий «Центр» и освобождения Белоруссии.
В июне 1944 года фронт протяженностью 1100 км в Белоруссии проходил восточнее Витебска, Орши, Могилева, Жлобина, образуя огромный выступ, обращенный своей вершиной на восток.
Немецкая группа армий «Центр», располагая хорошо развитой сетью железных и шоссейных дорог для широкого маневра по внутренним линиям, преграждала советским войскам путь на Варшаву.
Планирование и подготовку операции «Багратион» Ставка ВГК Советской Армии начала весной 1944 года. Координацию действий фронтов и армий осуществляли маршалы Г.К. Жуков и А.М. Василевский.
22 июня 1944 года на отдельных участках фронта были проведены разведки боем, а 23 июня в 6 часов утра началась массированная авиационная и артиллерийская обработка немецких позиций. Мне лишь на одном участке удалось насчитать 200 наших бомбардировщиков, идущих один за другим. В 8 часов 25 минут в сопровождении большой колонны танков, самоходных орудий пошла в атаку пехота. За день, сломав передний край обороны противника, наши войска на некоторых участках продвинулись на 30 км. За 12 дней боев советские войска, стремительно развивая наступление, продвинулись на 220–280 км, при среднесуточном темпе до 20–25 км, освободив большую часть Белоруссии. Группа армии «Центр» потерпела катастрофическое поражение, ее главные силы были окружены и разгромлены.
796-й отдельный разведывательный артиллерийский дивизион, входящий в 29-ю артиллерийскую дивизию прорыва РГК, принимал участие в подготовке и проведении операции «Багратион». В этом дивизионе я, двадцатилетний гвардии лейтенант, был командиром взвода топографической разведки. При подготовке наступления командование дивизии поставило перед нашим взводом специальную задачу: определить точные координаты переднего края наших войск по ширине 5 км. При успешном выполнении задания все его участники награждались боевыми наградами. Дело в том, что наша дивизия развернулась поперек известной шоссейной дороги Москва-Минск на расстоянии 40 км. Здесь же проходила железная дорога. Нейтральная полоса между позициями противников была минимальной (60–100 м), по одну сторону насыпи дороги были передовые позиции немцев, а по другую сторону – наши. Чтобы во время артподготовки не накрыть свою пехоту, надо было точно знать расположение войск. Поставленная перед нами задача усложнялась еще и тем, что операцию по измерению координат переднего края следовало проводить в условиях строгой секретности (этому вопросу при подготовке операции уделялось особое внимание).
Нашему взводу в течение нескольких дней в тяжелейших условиях удалось справиться с этой задачей и, таким образом, избежать ненужных людских потерь. Тогда я получил свою первую боевую награду – Орден Красной Звезды…
После окончания войны Амин Афтахович долго пытался демобилизоваться, чтобы продолжить учебу в КХТИ. Наконец в сентябре 1946 года он был демобилизован и с большим желанием принялся за учебу. В июле 1950 года с отличием окончил механический факультет по специальности «Химическое машиностроение» и был направлен на Казанский компрессорный завод. Молодой специалист достаточно быстро освоился на заводе. Завод по производству поршневых компрессоров для кислородных установок начал строиться в 1947 году. Инициатором строительства завода на территории бывшего Троицкого леса был академик П.Л. Капица – начальник Главкислорода при Совете Министров СССР. Уже 17 июля 1951 года был отгружен первый поршневой кислородный компрессор. Эта дата и является днем основания Казанского компрессорного завода, ныне ОАО «Казанькомпрессормаш». За короткий период с 1951 по 1955 гг. завод освоил десять типов компрессорных машин и поставил на экспорт первые девять компрессоров. Таким образом, в Татарии была создана новая машиностроительная отрасль – компрессоростроение. В этом, несомненно, есть и заслуга Амина Афтаховича. В 1950–1956 гг. он инженер, старший инженер, начальник конструкторного бюро Казанского компрессорного завода.
В 1957 г. Амин Афтахович награжден орденом «Знак Почета» за участие в работах, связанных с запуском первого спутника Земли, а именно за успешную разработку первого в мире гидравлического подъемника ракет-носителей на стартовой площадке «Байконур».
В 1954 году по ходатайству руководства компрессорного завода Амину Афтаховичу был выделен участок недалеко от завода (ул. Радистов, 1), где он хотел построить дом и жить с родителями. Но 27 июля 1954 года он женился и переехал к жене – Суфие Губаевне Тагировой, с которой в ладу и согласии прожил 47 лет. Теперь молодому инженеру необходимо было трудиться на четыре фронта: строить дом для родителей, содержать семью, работать на заводе и продолжать учебу. Дом строился долго, только в 1961 году родители въехали в новый дом, где и прожили до самой старости. Семейная жизнь и работа складывались успешно. С учебой возникли проблемы. Как соискатель он сдал кандидатский минимум по специальности «Теоретические основы теплотехники», чтобы поступить в аспирантуру на кафедру ТОТ КХТИ. Однако в связи со смертью научного руководителя профессора Казанского химико-технологического института Г.К. Дьяконова в Казани не было больше аспирантуры по специальности ТОТ, и Амин Афтахович решил поступать в очную аспирантуру в Москве. 2 декабря 1956 г. он был зачислен в аспирантуру при Всесоюзном теплофизическом институте им. Ф.Э. Дзержинского (ВТИ). Это были годы напряженной научной работы по изучению теплофизических свойств воды и водяного пара высоких параметров, в частности, теплопроводности при высоких давлениях и высоких температурах. В 1960 г. он защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата технических наук в Московском энергетическом институте (МЭИ) по теме «Экспериментальное исследование теплопроводности водяного пара высоких параметров». Научным руководителем был известный теплофизик Натан Борисович Варгафтик. После защиты диссертации Амин Афтахович работал в лаборатории еще два года. Именно там он стал тончайшим экспериментатором.
В 1962 году Амин Афтахович вернулся в родной химико-технологический институт на кафедру компрессорных машин и установок, где работал старшим преподавателем, затем доцентом. Решением Государственного комитета СМ СССР по науке и технике № 90 от 18 марта 1969 г. комплексной проблемной лаборатории КХТИ было выделено дополнительное финансирование для организации работы по измерению теплопроводности водяного пара при давлениях до 1000 бар и температурах до 700 °C, а также для участия в разработке советских проектов скелетных таблиц свойств переноса обычной и тяжелой воды. Распоряжением № 70/НИР по КХТИ от 11.09.69 г. в комплексной лаборатории института была организована группа по исследованию теплопроводности водяного пара, позднее реорганизованная в проблемную лабораторию теплофизики. Научным руководителем был назначен доцент А.А. Тарзиманов, член Советского национального комитета по свойствам водяного пара. Как член комитета Амин Афтахович участвовал в заседаниях исполкома МАСПП в СССР и за рубежом (Франция, Германия и т.д.). Встречи и беседы с такими известными в области теплофизики учеными, как проф. Кестин (США), проф. Наташина (Япония), проф. Ле Февр (Англия), проф. Водар (Франция), проф. Григуль (ФРГ) и другими формировали у Амина Афтаховича представление о развитии зарубежной экспериментальной методики измерений теплофизических величин. Амин Афтахович также поддерживал научные связи с теплофизическими школами СССР: в Баку (проф. Г.С. Ахундов), Одессе (проф. Геллер), Москве (Н.Б. Варгафтик, Л.П. Филлипов, А.М. Сирота, Д.Л. Тимрот), Грозном (проф. Б.А. Григорьев), Минске (проф. Б.А. Тимофеев), Алма-Ате (проф. Н.Д. Косов), Ленинграде (проф. В.П. Скрипов) и др.
10.04.1975 г. Мюнхен. Слева направо профессора: Кестин (США), Григуль (ФРГ); А. Александров (СССР); А.А. Тарзиманов (СССР), доктор Штраух (ФРГ)
Амин Афтахович был заядлым путешественником. В любом путешествии, как и в науке, он искал что-то необычное и интересное. Осталось много любопытных любительских слайдов (Алжир, Болгария, Венгрия, Италия, Франция и т.д.). Особенно его привлекали Рим и Ватикан, он всем советовал обязательно посмотреть Великий город.
После защиты докторской диссертации в 1972 году Амин Афтахович стал профессором кафедры, где проработал до 1978 года. В 1978–1988 гг. он заведующий кафедрой гидравлики КХТИ, в 1989–2000 гг. – профессор кафедры гидравлики КХТИ (КГТУ), а с 2000 года – заслуженный профессор КГТУ. Все эти годы с момента организации лаборатории теплофизики Амин Афтахович был бессменным ее руководителем.
В настоящее время проблемная лаборатория теплофизики полностью оснащена необходимыми современными измерительными приборами и вычислительной техникой. В лаборатории проводятся исследования основных теплофизических свойств жидкостей и газов в широкой области параметров состояния.
За время работы в лаборатории А.А. Тарзиманов издал 7 монографий (2 из которых изданы в США), более 200 научных трудов. Подготовил 15 кандидатов и 1 доктора наук.
Проблемная лаборатория, созданная в КХТИ А.А. Тарзимановым
Как известно, основная часть электроэнергии вырабатывается на тепловых электростанциях, использующих органическое топливо, обычную воду (Н2О) и водяной пар в качестве рабочего тела. Автономные электростанции также используют это рабочее тело. В качестве теплоносителя рабочего тела вода широко применяется и в других отраслях техники. Для оптимального проектирования и эксплуатации энергетического оборудования необходимо иметь точные данные о теплофизических свойствах воды и водяного пара в широком диапазоне давлений и температур.
Тяжелая вода Д2О находит применение в качестве замедлителя для ядерных реакторов. Впервые практически чистая тяжелая вода была получена в 1933 г. С этого времени начались исследования теплофизических свойств Д2О.
Исследования свойств Н2О были начаты давно и осуществлялись в тесном сотрудничестве с учеными разных стран. В 1934 г. были приняты международные скелетные таблицы термодинамических свойств. Эти таблицы оставались в употреблении до 1963 г. В 1958 г. Международным координационным комитетом по свойствам водяного пара было принято решение о том, что новые скелетные таблицы должны содержать данные как о термодинамических свойствах, так и о коэффициентах переноса (теплопроводности и вязкости) воды и водяного пара при давлениях до 1000 бар и температурах до 800 °C.
Для теплотехнических расчетов процессов и оборудования тепловых и атомных электростанций, химической и других отраслей промышленности необходимо располагать надежными данными о теплофизических свойствах воды (тяжелой воды) и водяного пара в широкой области давлений и температур. В течение многих лет в разных странах проводятся исследования этих свойств, которые координируются Международной организацией по свойствам водяного пара. На VI Международной конференции (1964 г.) были приняты международные скелетные таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара для давлений до 100 МПа и температур до 800 °C. Эта система составлена с привлечением наиболее достоверных экспериментальных данных о термических и калорических свойствах воды и водяного пара. На VII Международной конференции по свойствам водяного пара в Токио (Япония, 1968 г.) было принято решение продолжить исследования свойств переноса при высоких параметрах.
Решением Государственного комитета СМ СССР по науке и технике № 90 от 18 марта 1969 г. КХТИ было выделено дополнительное финансирование и четыре штатные единицы (письмо от 15.04.1969 г., подписанное академиком В.А. Кириллиным). Институту поручалось выполнение работы по измерению теплопроводности водяного пара при давлениях до 1000 бар и температурах до 700 °C, а также участие в разработке советских проектов скелетных таблиц свойств переноса обычной и тяжелой воды. Во исполнение решения Госкомитета по науке и технике СМ СССР распоряжением № 70/НИР по КХТИ от 11.09.1969 года в комплексной лаборатории института была организована группа по исследованию теплопроводности водяного пара, позднее реорганизованная в проблемную лабораторию теплофизики. Научным руководителем был назначен доцент А.А. Тарзиманов, член Советского национального комитета по свойствам водяного пара. Ответственными исполнителями темы были назначены ассистент М.М. Зайнуллин и ведущий инженер Р.С. Сальманов.
На одном из заводов г. Казани приобрели небольшой токарный станок высокой точности (обычно такие станки устанавливаются в подводных лодках). На этом станке работал токарьпрофессионал, который вытачивал элементы измерительных ячеек и детали для установок высокого давления.
Направления научных исследований, выполненных в проблемной лаборатории
По указанию ректора КХТИ П.А. Кирпичникова для размещения лаборатории теплофизики в 1969 году было выделено полуподвальное помещение в корпусе Б, где до этого находилось книгохранилище института. Силами сотрудников лаборатории, аспирантов и студентов помещение было освобождено от старых деревянных громоздких стеллажей, большого количества книг, журналов, газет. Для размещения их в других помещениях библиотеки были изготовлены металлические стеллажи более современной конструкции. В лаборатории был сделан капитальный ремонт: провели трубопроводы отопления, кабели для освещения и силового питания, сделали подвод и отвод воды (для чего поставили специальный насос и емкость), пол покрыли плитками. Для обеспечения безопасных условий проведения экспериментов при высоких давлениях и температурах смонтировали специальную кабину размерами L = 2,5 м, B = 2,0 м, H = 2,5 м, отгороженную металлическими листами. К кабине подвели вытяжную вентиляцию. Непосредственным руководителем этих работ был ведущий инженер Р.С. Сальманов (в настоящее время доцент кафедры физики). Работами по монтажу трубопроводов, защитных листов руководил аспирант В.А. Арсланов (в настоящее время ученый секретарь технопарка «Идея»). В таблице приведен перечень экспериментальных исследований, выполненных в проблемной лаборатории теплофизики под руководством проф. А.А. Тарзиманова.
Примечание: λ, а – коэффициенты тепло- и температуропроводности; µ, υ – коэффициенты динамической и кинематической вязкости; χ – коэффициент тепловой активности; ρ – плотность; u – скорость звука; б – толщина зазора; Ra, Gr, Pr – критерии Рэлея, Грасгофа, Прандтля; жид. – жидкость, тв. – твердое тело.
Как видно, теплопроводность обычной воды и водяного пара Н2О измерена тремя методами: стационарными – методом нагретой проволоки и методом коаксиальных цилиндров, а также нестационарным – методом импульсно нагреваемой проволоки. Такой тщательный подход объясняется, во-первых, практической значимостью воды, а во-вторых, ее физическими свойствами (большая агрессивность в отношении применяемых материалов; существенная электропроводность как в жидком, так и в парообразном состояниях, значительная растворяющая способность; высокие значения критических параметров и др.). Конструкция измерительной трубки из кварца по методу нагретой проволоки была подобна той, которую применял известный теплофизик Н.Б. Варгафтик. Однако в области высоких давлений (Р > 50 МПа) и температур кварц значительно растворялся в водяном паре. Поэтому для измерений теплопроводности при давлениях до 100 МПа была разработана конструкция ячейки по методу коаксиальных цилиндров, изготовленных из нержавеющей стали 1Х18Н10Т, где исследуемый водяной пар находился в замкнутом объеме (А.А. Тарзиманов, М.М. Зайнуллин // Теплоэнергетика. 1973. № 8). Следует отметить, что при подготовке международных скелетных таблиц воды и водяного пара в 1973 г. существенное значение придавалось результатам, полученным в лаборатории теплофизики нашего института.
С целью измерения молекулярной теплопроводности паров Н2О и Д2О при давлениях до 30 МПа и температурах до 700 °C, не искаженной радиационным переносом энергии, в лаборатории теплофизики КХТИ впервые в мировой практике был применен метод импульсно нагреваемой проволоки (А.А. Тарзиманов, Ф.Р. Габитов // Теплоэнергетика. 1989. № 7). При этом платиновая проволока (ø 5 мкм) импульсно (менее 0,1 с) нагревается, и тепловая волна проникает в исследуемую среду на очень маленькую глубину (несколько сотых миллиметра). Такой слой практически является прозрачной средой, и результаты измерений можно отождествлять с молекулярными. Оказалось, что новые опытные результаты, не искаженные радиационным переносом теплоты, систематически расположены (до 4–7 %) ниже данных международных стандартов по теплопроводности Н2О и Д2О. Эти стандарты базируются на результатах измерений, полученных стационарными методами (Справочник по теплопроводности жидкостей и газов / Н.Б. Варгафтик, Л.П. Филлипов, А.А. Тарзиманов, Е.Е. Тоцкий. – М.: Энергоатомиздат, 1990 г.).
Стационарный метод нагретой проволоки был также использован для экспериментального исследования теплопроводности паров н-алканов, спиртов и кислот при температурах до 500 °C и давлениях до Р ≤ 0,1 МПа в широких пределах изменения молекулярного веса (М = 32–254). Суммарная погрешность измерений составляет 1,5–2 % (А.А. Тарзиманов, В.Е. Маширов // Теплоэнергетика. 1967. № 12.; Труды Всесоюз. конф. по термодинамике. – Л., 1969. С. 155–162). Впервые обнаружен отрицательный эффект влияния давления на теплопроводность вблизи линии насыщения у паров органических соединений (уксусная кислота). Эти аномальные изменения объясняются образованием комплексов молекул (ассоциатов) в парах кислот и спиртов. С использованием уравнений для смеси химически реагирующих газов были получены расчетные соотношения для теплопроводности паров кислот и спиртов.
Развитие химической технологии, энергетики и ряда других отраслей связано со значительным расширением диапазона температур и давлений, при которых совершаются процессы в промышленных установках. Так, например, для получения полиэтилена газообразный этилен сжимается до 150–200 МПа. В связи с этим были выполнены измерения теплопроводности и вязкости технически важных газов (двуокиси углерода, этилена, аргона и др.) при давлениях до 200 МПа в широком диапазоне температур. Для этих целей был приобретен компактный мембранный (из маслостойкой резины) компрессор, сжимающий газ с 10 до 200 МПа за один ход поршня. Для измерения теплопроводности газов были использованы медные коаксиальные цилиндры, покрытые тонким слоем серебра (А.А. Тарзиманов, В.А. Арсланов // Труды КХТИ. 1971. Вып. № 47; Тепло- и массообмен. – Минск, 1972. Т. 7). Вязкость газов измерялась на установках по методам капилляра и падающего груза (А.В. Маряшев, А.А. Тарзиманов // Труды КХТИ. 1975. Вып. 55; Тепло- и массообмен в хим. технол. – Казань; 1976. Вып. 4; 1977. Вып. 5). Получено хорошее согласование между этими измерениями. Показано, что имеющиеся данные французских ученых (Шлумпф с сотр.) по вязкости этилена при давлениях до 200 МПа находятся выше (до 30–50 %) из-за начинающейся реакции полимеризации, которую авторы не заметили при измерении.
В известных работах Бриджмена электросопротивление платины исследовано в очень широком диапазоне давлений, но они ограничены только температурой до 100 °C. Поэтому были проведены исследования влияния давления на показания платиновых термометров сопротивления в интервале Р = 0,1–100 МПа при Т до 1100 К. Имеется удовлетворительное согласование с данными Бриджмена. Термометр под давлением показывает несколько заниженные результаты. Для давления 100 МПа вносимая поправка для комнатных температур 0,55 К, а при 1100 К она достигает 2,4 К. Было очень мало сведений о влиянии давления на показания термопар. В лаборатории теплофизики было проведено исследование зависимости показаний платина-платинородиевых (10 %) термопар от давления в области Р = 0,1– 100 МПа и Т = 25–400 °C. Опыты показали, что термоЭДС термопар уменьшилась с повышением давления при Т = const, т. е. поправка на давление всегда отрицательна. Максимальная поправка (Т = 400 °C, Р = 200 МПа) равна 1,6 °C (А.А. Тарзиманов, В.А. Арсланов // Метрология. 1976. № 4).
При измерении теплопроводности газов и жидкостей результаты опытов могут быть искажены конвективным переносом тепла. Для выяснения условий возникновения и развития конвекции на установках по методу нагретой проволоки, где при измерении теплопроводности приходится создавать значительные разности температур в исследуемом слое, проведены специальные опыты. Для этой цели был создан новый вариант комбинированного узла, на металлическом каркасе которого одновременно смонтированы три измерительные ячейки по методу нагретой проволоки с различными толщинами исследуемого слоя. Опыты проведены с шестью измерительными ячейками, имеющими зазоры б = 0,269–0,984 мм. Величина ∆Т = 0,8–4 К, исследуемые вещества – СО2 и воздух, число Рэлея менялось от 100 до 23300. Опыты показали, что при одном и том же значении Ra коэффициент конвекции Ek больше для ячеек, имеющих большую толщину слоя. Таким образом, было установлено, что при малых толщинах слоя необходимо учитывать влияние пограничных слоев.
Эта же установка была использована для выявления доли лучистого теплопереноса в сжатых многоатомных газах. Была измерена эффективная теплопроводность СО2 при различных толщинах исследуемого слоя (б = 0,256–1,021 мм) в интервале температур Т = 568–787 К при давлениях до 68,6 МПа. Результаты опытов показали, что с ростом б значение λэф. также растет, причем этот эффект увеличивается с повышением давления (плотности). Так, радиационная составляющая теплопроводности для б = 1,021 мм на изотерме 663 К при Р = 20 МПа равна 5 %, а при Р = 50 МПа – 9 % (Р.С. Сальманов, А.А. Тарзиманов. Труды КХТИ, 1975. Вып. 55).
После известных работ Польца, опубликованных в 1965–1967 гг., возрос интерес к учету переноса теплоты излучением в полупрозрачных средах, в частности, в органических жидкостях. Метод импульсно-нагреваемой проволоки, как известно, позволяет получить молекулярную теплопроводность. Кроме того, этот метод имеет следующие достоинства: миниатюризация измерительных ячеек и установок; большая производительность; возможность использования современных радиотехнических средств измерения и на этой основе создание автоматизированных измерительных комплексов (А. с. № 1157428 СССР Б.Н., 1985, № 19; Т.Г. Булатова, А.А. Тарзиманов [и др.], Патент на а. с. № 2139528 РФ. БИ. 1999, № 28; И.М. Зайнуллин, Ф.Р. Габитов [и др.]. Патент на изобретение РИ 2209417 от 27.07.2003.) В период с 1985 по 2000 гг. этим методом были исследованы теплопроводность, температуропроводность и тепловая активность жидкостей, относящихся к 10 классам органических соединений в области Т = 293–630 К и Р = 0,1–50 МПа (А.А. Тарзиманов, Р.А. Шарафутдинов, Ф.Р. Габитов // Метрология. 1989. № 1; ИФЖ. 1990. Т. 3 59. № 4, № 5; А.А. Тарзиманов [и др.] // ИФЖ. 1992. Т. 63. № 4; A.A. Tarzimanov [et al.] // High Temperatures-High Pressures. 1993. Т. 25. С. 67–70; А.А. Тарзиманов [и др.] // ТВТ. 1994. Т. 32. С. 666–670; ТВТ. 1998. Т. 36. № 3; А.А. Тарзиманов [и др.] // Журнал прикладной химии. 1999. Т. 72. Вып. 2; ТВТ. 2002. Т. 40. № 4). Результаты этих исследований частично были использованы при подготовке справочника – Handbook of Thermal Conduktivity of Liquids and Gases / N.B. Vargaftik, L.P. Filippov, A.A. Tarzimanov, E.E. Totskii, CRC Press. Boca Raton, Ann Arbor, London, Tokyo, 1994, 358 p. В большинстве случаев справочные данные по теплопроводности органических жидкостей, полученные для толщины слоя 0,5–0,7 мм традиционными методами (плоского слоя, коаксиальных цилиндров, нагретой нити и др.), представляют собой эффективные значения λэф., включающее в себя молекулярную λм и радиационную составляющие λр. Это обусловлено полупрозрачностью большинства органических жидкостей для ИК-излучения. Новые данные (до 10–20 %) расположены ниже справочных. В изданном справочнике приведены молекулярные значения теплопроводности для всех веществ.
В различных отраслях промышленности встречаются процессы, сопровождающиеся контактом между жидкостью и газом при высоких давлениях. При этом газ растворяется в жидкости и наоборот, вследствие чего происходят весьма существенные изменения теплофизических свойств этих сред. Для них почти не было сведений о свойствах жидкостей, содержащих растворенные газы. В связи с разработкой компрессоров сверхвысокого давления были созданы новые экспериментальные установки и впервые измерены: а) растворимость СО2, природного газа этилена в компрессорных маслах в области Р = 10–100 МПа и Т = 298–423 К; б) скорость звука в компрессорном масле КП-8 и н-декана с растворением N2 в области P = 0,1–100 МПа, Т = 303–453 К; в) вязкость компрессорных масел, насыщенных природным газом этиленом в области Р = 10–100 МПа и Т = 333–373 К. Показано, что растворенный газ весьма существенно (до 60 раз) уменьшает вязкость масел. В некоторых случаях увеличение давления в системе масло-газ приводит к уменьшению вязкости масла (Р.А. Шагиахметов, А.А. Тарзиманов // Тепломассообмен в хим. технологии. Казань, 1981; В.А. Арсланов, И.Г. Гафиуллин // Тепломассообмен в хим. технологии. – Казань, 1987).
Автоматизация технологических процессов и необходимость постоянного контроля выпускаемой продукции потребовали разработки методики измерения комплекса теплофизических свойств жидкостей непосредственно в потоке технологических линий. При этом в течение одного импульса нагрева мало-инерционного зонда удается измерить теплопроводность, температуропроводность, кинематическую вязкость жидкости в потоке и оценить, например, ее чистоту или состав (А.А. Тарзиманов, Ф.Р. Габитов // ТВТ. 2004. Т. 42. № 1; Ф.Р. Габитов [и др.] // Матер. 10 Рос. конф. по теплофизическим свойствам веществ. – Казань, 2002. С. 231–235).
В настоящее время проблемная лаборатория теплофизики почти полностью оснащена необходимыми измерительными приборами и вычислительной техникой. После небольшой подготовки в лаборатории могут проводиться исследования основных теплофизических свойств жидкостей и газов в широкой области параметров состояния.
Педагогическая и учебно-методическая работа
Амин Афтахович Тарзиманов активно вел педагогическую и учебно-методическую деятельность. Он являлся одним из организаторов кафедры компрессорных машин и установок на механическом факультете КХТИ. А.А. Тарзиманов свыше 30 лет читал различные технические курсы лекций, вел практические и лабораторные занятия, руководил курсовыми и дипломными проектами, выезжал со студентами на курсовые и преддипломные практики, участвовал в работе ГЭК на различных кафедрах механического профиля.
В 1962 году Амин Афтахович вернулся в родной химико-технологический институт на кафедру компрессорных машин и гидравлики, где работал старшим преподавателем. Вновь созданная кафедра успешно справилась с поставленными задачами, и уже в мае 1963 года принимается решение о создании отдельной специализированной кафедры «Компрессорные машины и установки» с передачей ей всей накопленной учебно-методической базы. А.А. Тарзиманов был избран доцентом этой кафедры. После защиты докторской диссертации в 1972 году Амин Афтахович стал профессором кафедры, где проработал до 1978 года. В 1978–1988 гг. он заведующий кафедрой гидравлики КХТИ, в 1989–2000 гг. – профессор кафедры гидравлики КХТИ (КГТУ), а с 2000 года – заслуженный профессор КГТУ.
Он уделял огромное внимание профессиональному образованию каждого конкретного студента. В общении с ними всегда был корректным и доброжелательным. Отличался превосходным чувством юмора.
Он считал, что важным условием успешной работы преподавателей в современном высшем учебном заведении становится ощущение личной ответственности и внутренней свободы в повседневной работе. Профессиональная подготовка преподавателя подразумевает владение тем новым содержанием, появляющимся в образовательных областях, способность быстро осваивать новые виды преподавательской деятельности и внедрять новые информационные технологии в образовательный процесс. В качестве основной своей работы он считал подготовку квалифицированного специалиста соответствующего уровня и профиля, компетентного, ответственного, свободно владеющего своей профессией и ориентированного в смежных областях деятельности, способного к эффективной работе по специальности на уровне мировых стандартов. На производстве к уровню подготовки молодого специалиста предъявляются высокие и разноплановые требования. Выпускник должен овладеть системой знаний и умений теоретического, методологического и методического характера, что делает его способным к успешному осуществлению профессиональной деятельности.
Образовательный процесс во многом определяет те социальные процессы, которые происходят в обществе, поскольку именно образование формирует уровень мышления и сознание общества. В условиях, когда современные технологии позволяют осуществлять быстрый обмен информацией по всему миру, образование тоже усовершенствовало и расширило свои задачи. Познакомиться с тем, что достигли в этой сфере в мире, сравнить, использовать международный опыт – вот самый эффективный путь в системе образования. Всеми этими профессиональными свойствами и навыками обладал Амин Афтахович Тарзиманов. Он быстро и уверенно освоил Интернет и часто использовал возможности Интернета не только в научных целях, но и для совершенствования учебного процесса.
Выпускающая кафедра компрессорных и холодильных машин и установок находилась в то время в помещении бывшей церкви Святой Варвары, что на улице К. Маркса. Амин Афтахович читал лекции по дисциплине «Поршневые компрессоры», лабораторные и практические занятия вела Роза Юльевна Шевченко. Будучи производственниками Казанского компрессорного завода, они умели быстро заинтересовывать студентов различными практическими темами. В 1954 году Казанский компрессорный завод стал производить поршневой детандер высокого давления ДВД-6, который предназначался для кислородных установок. Ведущим конструктором этой машины на заводе был назначен А.А. Тарзиманов. Поэтому после возвращения на кафедру гидравлики и компрессорных машин он снова окунулся в проблемы кислородных компрессоров. Одной из дополнительных учебных тем, которой занимались несколько поколений студентов, была тема модернизации кислородного компрессора. Так как цилиндры кислородных компрессоров, выпускаемые на заводе, смазывались глицерином, ставилась задача перехода на поршневые кольца, которые работали бы без смазки вообще, т.е. на использование фторопластовых и графитсодержащих материалов. Студенты выполняли чертежи деталей, закладывали для изготовления этих деталей различные материалы, и по этим чертежам детали изготавливались на заводе (безусловно, после соответствующей тщательной проверки чертежей Амином Афтаховичем и Розой Юльевной), и далее испытывались на кислородных компрессорах. Таким образом, несколько студентов четвертого и пятого курсов кафедры привлекались для решения производственных задач на лабораторных и практических занятиях.
Преподавательская работа на кафедре компрессорных машин и установок сопровождалась методической работой. С 1962 года и практически в последующие пять лет происходило становление кафедры на новой территории. Это были годы насыщенной работы. В эти годы Амин Афтахович написал объемный и подробный курс лекций по поршневым компрессорам. По этому курсу лекций готовились и читали лекции: А.А. Тарзиманов, Р.Ю. Шевченко, В.А. Арсланов и другие преподаватели. В 1964–65 гг. Амин Афтахович начал читать студентам новый курс «Газокомпрессорные станции», который сам же подготовил и написал. Впоследствии его трудами воспользовались В.А. Максимов и М.Б. Хадеев. Кроме того, в соавторстве с заведующим кафедрой Г.А. Поспеловым разработал методические указания по курсовому проектированию (1967 г.). В эти же годы были подготовлены в рукописи методические указания к лабораторным работам и к практическим занятиям.
В 1978 году Амин Афтахович начал свою педагогическую деятельность на кафедре гидравлики с заведования, ознаменовавшуюся освоением новых курсов. На новой кафедре он читал курсы «Гидравлика и гидравлические машины» и «Гидромеханические процессы» (часть I). Будучи человеком обязательным и дотошным, он основательно, до мельчайших подробностей, приступил к изучению нового для него предмета «Гидравлика и гидравлические машины» и связанных с гидравликой трудов основоположников теории движения жидкости.
Как известно, первые значительные работы по гидравлике относятся к периоду XVII века и началу XVIII века. Торричелли (1608–1647) – выдающийся математик и физик – вывел формулу расчета скорости истечения жидкости из отверстия и изобрел ртутный барометр; Паскаль (1623–1662) – выдающийся математик и физик – установил, что значение гидростатического давления не зависит от ориентировки площадки действия, и обосновал вопрос о вакууме; Ньютон (1643 н. ст. – 1727) – гениальный физик и механик – наряду с решением ряда гидравлических вопросов описал законы внутреннего трения жидкости. Теоретические основы механики жидкости (гидравлики) начали интенсивно развиваться в середине XVIII в., когда ряд зарубежных и отечественных ученых сформулировали основополагающие законы физики и механики жидкости. Эти научные основы были заложены тремя учеными XVIII века: Д. Бернулли, Л. Эйлером и Д'Аламбером.
Д. Бернулли (1700–1782) – выдающийся физик и математик. В Петербурге он написал свой знаменитый труд «Гидродинамика», где осветил ряд основополагающих гидравлических вопросов и объяснил физический смысл слагаемых, входящих в современное уравнение установившегося движения (идеальной жидкости), названное его именем. Л. Эйлер (1707–1783) – великий математик, механик и физик. Он не только подытожил, но и обобщил в безупречной математической форме дифференциальные уравнения движения и относительного равновесия жидкости. Ж. Д'Аламбер (1717–1783) – математик и философ. Опубликовал ряд трактатов, относящихся к равновесию и движению жидкости; он первым отметил возможность кавитации жидкости. Яркие представители гидравлической школы: А. Пито – изобретатель «трубки Пито»; А. Шези – сформулировавший параметры подобия потоков; Блазиус – впервые показал, что для «гладких труб» коэффициент сопротивления зависит только от одного параметра – числа Рейнольдса; Пуазейль, Дарси, Вейсбах – составили формулы для определения гидравлических сопротивлений в различных случаях; Хаген, Рейнольдс – открыли два режима движения жидкости.
В начале XX в. ведущая роль в области технической механики жидкости (гидравлики) перешла от старой французской и немецкой гидравлической школы к российской и далее к советской гидравлической школе. Наша отечественная гидравлика выдвинулась на одно из первых мест в мире. Большой вклад внесли в развитие гидравлики русские ученые: Н.П. Петров (1836–1920) – впервые сформулировал законы трения при наличии смазки; Н.Е. Жуковский (1847–1921) – создал теорию гидравлического удара; И.С. Громека (1851–1889), профессор Казанского университета, – разработал теорию капиллярных явлений и заложил основы теории винтовых потоков; Н. Павловский (1886–1937) – опубликовал основы математической теории фильтрации воды в грунтах и предложил метод электромоделирования фильтрационных потоков (метод ЭГДА); издал первый в России «Гидравлический справочник» и монографию по основам гидравлики.
Работы этих великих людей в области гидромеханики Амин Афтахович изучил досконально и мог спокойно обсуждать вопросы гидродинамических процессов с корифеями гидравлики и в других вузах. Одновременно он продолжал участвовать в работе ГЭК по защите дипломов. По 1988 год он работал заведующим кафедрой. На кафедре была создана и оснащена первоклассная лаборатория по гидравлике и гидромеханическим процессам. В этот же период было написано большинство методических указаний на кафедре по проведению лабораторных занятий. Для механических специальностей были подготовлены методические указания по проведению расчетов трубопроводных систем, по порядку и правилам подбора насосов.