МЭИ: Люди и годы
К 100-летию со дня рождения Тимрота Д.Л.

Методы профессора Д. Л. Тимрота.

В. В. Махров.

Дмитрий Львович Тимрот родился 23 апреля I902 г в г. Москве в семье юриста. В 1924 г он окончил Грозненский нефтяной институт и некоторое время работал в организации «Грознефть» на различных инженерных должностях В 1926 г Д.Л. Тимрот переехал в Москву и поступил работать в ВТИ им. Ф.Э. Дзержинского, где прошел путь от лаборанта до профессора, заведующего лабораторией теплофизи-ческих свойств рабочих тел и теплоносителей В 1954 г. Д.Л. Тимрот перешел на работу в Московский энергетический институт (МЭИ) профессором кафедры инженерной теплофизики, где и проработал до своей кончины в декабре 1992 г.

Первые научные результаты получены Д.Л. Тимротом в начале 30-х годов XX в. и связаны с исследованиями теплофизических свойств воды и водяного пара в широкой области параметров состояния. Эти исследования носили в определенном смысле пионерский характер, так как требовали создания и разработки новых и совершенствования существовавших экспериментальных методов. К ним относятся:

• метод пьезометра постоянного объема с разгруженным автоклавом для исследования термических свойств газов и жидкостей,
• метод капилляра для исследования вязкости,
• метод нагретой нити (проволоки) для исследования теплопроводности.

За цикл исследований теплофизических свойств воды и водяного пара Д.Л. Тимрот совместно с профессором Н.Б. Варгафтиком в 1950 г. был удостоен Сталинской премии 1-й степени (позднее она была переименована в Государственную премию СССР). В 50-е годы XX в. в связи с бурным развитием новой техники, в том числе космической, научные интересы Д.Л. Тимрота сосредоточились на исследованиях теплофизических свойств перспективных теплоносителей, рабочих тел специальных энергетических установок и конструкционных материалов. Здесь в полной мере проявился талант Д.Л. Тимрота в создании принципиально новых методов экспериментального исследования. Полученные Д.Л. Тимротом и его учениками научные результаты, как правило, были первыми в мировой практике, а некоторые из них и по сей день являются единственными За исследования материалов для новой техники в 1963 г. Д.Л. Тимрот был удостоен премии им. И.И. Ползунова Академии наук СССР. В 1978 г. Д.Л. Тимроту было присвоено почетное звание «Заслуженный деятель науки и техники РСФСР».

За годы своей научной деятельности Д.Л. Тимрот подготовил более 50 кандидатов и докторов наук. И многие из них, даже занимавшие позднее гораздо более высокое общественное положение, чем скромное положение профессора кафедры МЭИ, с нескрываемой гордостью подчеркивали, что они являются учениками (и даже любимыми!) профессора Д.Л. Тимрота. Автор данных строк, прошедший под руководством профессора Д.Л. Тимрота путь от зашиты первого курсового проекта осенью 1964 г. до зашиты докторской диссертации осенью 1984 г., видимо, также имеет право считать себя учеником профессора Д.Л. Тимрота и поделиться своими воспоминаниями о нем.

Круг научных интересов Дмитрия Львовича был весьма широк и охватывал практически весь спектр теплофизических свойств веществ. Трудно в небольшой статье перебрать и проанализировать все аспекты жизни такого человека, поэтому автору хотелось бы коснуться только той части его научной деятельности, в которой Д.Л. Тимрот чаще всего был недосягаем — в создании принципиально новых методов экспериментального исследования теплофизических свойств веществ в широкой области параметров состояния. Так как Д.Л. Тимрот за свою длительную научную деятельность создал много методов, автору хотелось бы прокомментировать лишь некоторую их группу, объединенную под условным названием «цельнометаллический вариант».

В 50-е годы XX в. в связи с развитием новых отраслей техники и энергетики возникла настоятельная необходимость экспериментального исследования теплофизических свойств, в частности теплопроводности и вязкости, перспективных высокотемпературных теплоносителей — паров щелочных металлов. Было ясно, что в силу их чрезвычайной агрессивности при высоких температурах существовавшие в то время методы экспериментального исследования этих свойств для решения поставленных задач совершенно неприемлемы. Тогда-то Д.Л. Тимротом и был совершен в определенном смысле революционный переход к цельнометаллическим вариантам экспериментальных методов. Первыми реализациями в этом направлении были цельнометаллический вариант метода коаксиальных цилиндров с дилатометрическим способом измерения рабочей разности температур для определения теплопроводности паров щелочных металлов и цельнометаллический вариант метода падающего груза для измерения вязкости паров щелочных металлов. При помощи этих методов Е.Е. Тоцким и Б.И. Стефановым под руководством Д.Л. Тимрота впервые в мировой практике были получены данные о теплопроводности паров натрия и калия. Естественно, эти результаты мгновенно были применены заинтересованными организациями для расчета различных специальных энергетических устройств.

Строго относящийся к погрешности эксперимента Д.Л. Тимрот был не полностью удовлетворен этими результатами и напряженно искал новые методические решения. Экспериментатору-теплофизику известно, что при измерении теплопроводности в области высоких температур весьма существенной становится поправка на передачу теплоты излучением через оптически прозрачный слой исследуемого газа или пара. Эта поправка в дилатометрическом методе измерения теплопроводности при определенных параметрах состояния доходила до 90 %.
Альтернативой дилатометрическому методу с коаксиальными цилиндрами большого диаметра мог быть только метод нагретой нити, где простым подбором диаметра нити поправка на передачу теплоты излучением сводится к разумным пределам. Но как изолировать металлическую нить от металлической конструкции рабочего участка? По отмеченным выше причинам применение каких-либо изоляторов исключалось. И Д.Л. Тимрот предложил разделить токи, идущие по нити и стенке измерительной ячейки (рис. 1), с помощью так называемого «нулевого участка», разность потенциалов на концах которого равна нулю. В этих условиях электрический ток от источника E1 идет только по нити, а ток от источника Е2 — только по стенке. Естественно, точность разделения токов зависит от чувствительности гальванометра. Идея проверялась на лабораторном столе. Д.Л. Тимротом и автором данных строк, тогда студентом 5-го курса, была собрана простейшая схема (см. рис. 1) из нескольких образцовых резисторов и двух батареек. Выяснилось, что электрический ток на нулевом участке из-за остаточной неизмеряемой разности потенциалов на несколько порядков меньше тока в нити. Поэтому дополнительная погрешность метода нагретой нити с нулевым участком по сравнению с классическим методом, вызванная неточностью разделения токов, оказалась пренебрежимо малой на фоне погрешностей другого происхождения. Метод нагретой нити с нулевым участком оказался весьма продуктивным. С его помощью была измерена теплопроводность паров всех щелочных металлов, теплопроводность паров магния Были начаты, но, к сожалению, в силу ряда причин не завершены, исследования теплопроводности паров кальция и бария. Всего на эту тему под руководством Д.Л. Тимрота защищены пять кандидатских и одна докторская диссертации.

Долгое время оставался открытым вопрос о создании принципиально нового метода для измерения вязкости паров щелочных металлов. Видимо, Дмитрия Львовича чем-то не устраивал классический метод капилляра, для реализации которого требовалось создание большого высокотемпературного пространства и громоздкой системы измерения перепада давлений и расхода. В тот период параллельно с исследованиями теплопроводности паров щелочных металлов на кафедре инженерной теплофизики МЭИ Д.Л. Тимрот руководил исследованиями вязкости паров тетраксида азота и других газов в лаборатории теплофизических свойств Института высоких температур (ИВТАН). Там им лично был изготовлен кварцевый вискозиметр для измерения вязкости методом колеблющегося диска. Полученные результаты измерений вязкости паров тетраксида азота, азота и других газов отличались существенно более высокой точностью по сравнению с данными, полученными с помощью метода истечения через капилляр. Такова особенность отмеченного метода, и, естественно, использовать этот метод для измерения вязкости паров щелочных металлов было бы весьма заманчиво. Однако как регистрировать колебания диска? Наиболее точными в данном методе являются визуальные наблюдения, но наличие каких-либо окон в конструкции измерительного участка исключалось. Д.Л. Тимрот предложил идею цельнометаллического двойного крутильного маятника (рис. 2), в котором процесс затухания колебаний внутреннего маятника относительно наружного из-за трения между дисками за счет вязкости исследуемого вещества регистрируется через наблюдения за затуханием колебаний наружного маятника, расположенного в вакуумированном объеме. В процессе исследований выяснилось, что при высоких температурах существенное влияние на затухание колебаний внутреннего маятника оказывает внутреннее трение в нити подвеса, изготовленного из вольфрама. Это препятствие Д.Л. Тимрот легко обошел, предложив так называемый мультифиляр-ный подвес, в котором благодаря весьма малому диаметру нитей внутреннее трение было сведено к минимуму. С помощью этого метода А.Н. Варавой и В.Е. Макаровым под руководством Д.Л. Тимрота была измерена вязкость паров натрия и калия.

Вершиной изящества экспериментаторской мысли Дмитрия Львовича, на взгляд автора данных строк, является предложенный им так называемый реактивный метод измерения вязкости паров щелочноземельных металлов (рис 3) В основу метода положено решение задач о течении пара через криволинейный капилляр и поворота измерительной ячейки на упругом подвесе от действия реактивных сил струи пара, вытекающего из капилляра. Капилляры (два) были свернуты в плотные спирали, что позволило минимизировать высокотемпературное пространство. Реактивный метод был использован С.Д. Федоровичем и О.В. Кречетовым для измерения вязкости паров магния.

В последние годы Д.Л. Тимрот активно занимался проблемой исследования поверхностного натяжения жидких щелочных металлов, особенно проблемой смачивания этими металлами различных конструкционных материалов. Разработанный им метод был большим шагом вперед по сравнению с ранее существовавшими, так как позволял исследовать динамику процесса смачивания поверхности твердого тела жидким металлом в режиме натекания и оттекания. Это очень важно при работе, например, жидкометаллических тепловых труб в условиях невесомости. При помощи этого метода Н.М. Ереминым под руководством Д.Л. Тимрота проведены исследования поверхностного натяжения и краевых углов смачивания натрия в широкой области температур.

Большое внимание Д.Л. Тимрот уделял подготовке инженерных и научных кадров. Он был очень интересным лектором, ориентированным на увлеченных студентов. Лодыри его не интересовали. Но любой активно занимающийся наукой студент, аспирант, кандидат или доктор наук всегда имел возможность получить у Д.Л. Тимрота исчерпывающую консультацию. Желающих получить консультацию всегда было много, и иногда приходилось наблюдать своеобразную очередь. У Дмитрия Львовича мысль всегда опережала слово, и поэтому часто можно было наблюдать картину, когда, задумавшись на мгновение, он выдавал решение проблемы в готовом виде, иногда приводя собеседника просто в растерянное состояние, особенно если это был студент-первокурсник. Так как после консультаций всегда оставались какие-то наброски, рисунки и схемы, то чаще всего собеседники Д.Л. Тимрота уносили их с собой для более полного осмысления.

Д.Л. Тимрот был очень разносторонним и увлеченным человеком, он весьма неплохо рисовал, занимался черно-белой и цветной фотографией, много путешествовал, очень любил физическую работу, Примером увлеченности может служить тот факт, что он в возрасте 70 лет научился кататься на водных лыжах, почти до конца жизни водил автомобиль, ездил на велосипеде, играл в теннис и бадминтон.

В силу ряда объективных причин многое в наследии школы профессора Д.Л. Тимрота изменилось. Но осталось самое ценное — ученики и ученики его учеников, которые в различных областях своей деятельности реализуют усвоенный ими навсегда основной принцип профессора Д.Л. Тимрота: чужими руками хорошей работы не сделать, а добротные экспериментальные данные остаются надолго.

версия для печати

Следующая страница: А. М. Сирота. Тимрот Д. Л. в годы работы в ВТИ