Файл: Шичков А.Н. Температурный режим листопрокатных валков.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.07.2024

Просмотров: 98

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

(1.50), но при этом следует оценивать поведение модуля функции. Согласно (1.37)

/„ \ У і Pd р) _

ber„ (V'Pd р) +

i bei„ ( Y Pd p)

 

/„ ( Y i Pd )

ber„ (y^Pd) +

i bein ( Y Pd)

 

Если учесть, что | In ( Y i Pd p) | =

] /' ber^ [ Y Pd p) + bei* [ Y Pd p) =

= bn ( Y Pd p), то

 

 

 

 

lg [ V * Pd p)

b a i V Pdp)

(1.52)

/„(K iP d )

6„(KPd) '

 

Исследования зависимости ( .52) упростятся, если принять во внимание^ что bn (]/P d )< b 0 (j/P d), а при P d > 4 bn (У"РЗ)

b0(]/P d ). Тогда при анализе достаточно рассматривать пове­ дение модуля модифицированной функции Бесселя комплексного аргумента нулевого порядка, т. е. при Pd>>4 имеет место равенство

Іп (K fP dp) _

bn {YPA_p) _

fro (V^Pd_p)

(1.53)

/„ (K /P d )

bn [YPd)

é*(K P d)

 

При этих же значениях аргумента функции Кельвина можно считать по асимптотическим формулам [21, 40, 95], т. е.

b e r ( l / p H

) « ^

i c o s

Y Pd__ n

(1.54)

Y l

8

 

V2nVPâ

 

 

"Pd

eVvAh'2

i ' Y Pd

тс

(1.55)

r -

г

- S in

— -------------

 

Y 2 n V P d

 

[ Y 2

8

 

§ 3. Температурное поле валка с наружным и внутренним (комбинированным) охлаждением

В этом и в последующих параграфах будет рассмотрена эффек­ тивность применения наружного, внутреннего и комбинированного охлаждения валков и роликов УНРС. Решение уравнений темпе­ ратурного поля для валка с комбинированным охлаждением ана­ логично решению, приведенному выше. Отличие заключается в сле­ дующем. При решении уравнения (1.20) с граничными условиями (1.136) получим выражение

Ло(Рі. р) = 2

Ѳ—Ѳх ln p + Ѳ

(1.56)

 

ln 1/рх

 

Общим решением (1.22) для полого цилиндра будет

^ о ( Р і> Р> F ° ) — ' S C okV ok{ \ i о /,р )е —^0feFo

(1.57)

fc=i

24 t


Здесь Vok (р.олр) — комбинированная

функция

Бесселя

нулевого

порядка, определяемая уравнением

 

 

 

 

 

 

 

FoА(PoaP) — Jo(PoaP) Y о (Poa) — Y oa(PoaP) J о(Poa)>

 

 

где

Y 0 (p0A)

и

Y 0 (j.i0/;P) — Бесселевы

функции

нулевого

порядка

2-го

рода; |xoft — корень характеристического уравнения,

получен­

ный из граничных условий. Так как

по

условию

(рі, р =

1,

Fo)

= 0 и

Л;

(р = Pl, Fo) = 0, то

в

(1.57)

Vok ( p j

= 0

и

Foa(PoaPi) =

0.

Откуда

 

 

 

 

 

 

 

 

Jо (PoaPi) Y о (Роа) — J о(Poa) Y о (РоаРі) — 0-

 

(1.58)

Выражение (1.58) является характеристическим уравнением. Аналогично предыдущему получим выражение для Cok — коэффи­ циентов разложения функции А0 (рі, р, 0) в ряд по комбинирован­ ным функциям Бесселя, а именно с учетом (1.56) и (1.19)

 

Ѳ—0!

ln p + Ѳ

— Ѳ0 Voa(PoAP) РФ

 

 

-2.f

 

 

 

 

 

С,OA

О М- ln Upi

 

 

 

(1.59)

 

 

 

 

 

 

 

 

IPFoa (PoaP) dP

 

 

 

Результирующая зависимость для

коэффициента А 0 (р,

Fo) бу­

 

дет иметь вид

 

 

 

 

 

 

А о(рі, р, Fo) = A0(p) + i4o(p, Fo) = 2(jb=-^lnp +

0 —

 

 

 

 

ln l/Pi

 

 

 

-S

lnp + 0

— Ѳо VoA (PoaP) pdp

-^ oa1*

 

0

 

 

 

 

1

 

VOA(pOA p) e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

JpFoA(^0AP)dP

 

 

 

 

 

 

 

 

(1.60)

 

Нахождение коэффициента A n (р,- Fo) аналогично случаю сплош­

 

ного валка, т. е.

Ап (pi, р,

Fo) = А п (рі, р) + А п (pi,

р,

Fo). Об­

 

щим решением уравнения (1.31) является выражение

 

 

 

а л р і.

p ) = c 1i n ( V m P) +

c 2K n ( V i P d p ) ,

 

(1-61)

,

где Кп [ V t'Pdp) — модифицированная функция Бесселя (функция Макдональда) комплексного аргумента n-го порядка.

Произвольные постоянные найдутся из граничных условий

(1.156), а именно

А п (Рі, р = 1) = i V / pdFo= C1/ n { Ѵ Щ + С2К П(K iP d );

An(P= Pi) = 0 = C J n (jA P d pi) + C2K n ( ] / i Pd Pi);

25


откуда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ci = _____________ NneiVÜT°_Kn { V »Pd Pl)

 

 

.

 

- I n i V T P d Pl) Kn [ViPd) + In {ViPd) KniViPdpx)

^

 

- Nneipdp0In { V T PdPl)

 

 

 

 

2 '

/ л [ V i Pd) Kn [ V i Pd Pl) -

In [ V t Pd p j Kn [ V i Pd)

 

Подставляя Cx и C2 в (1.61), получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А Л р і. p) =

 

 

 

 

 

 

 

 

Kn { У ’■Pd Pi)

/ J K t' P d p ) _

/,t (l/ 'tPdp1)

Kn(lA-Pdp)

pj g£ PdFo

Kn ('KtPd)

/ „ ( і Л -Pd)

i n {V7pâ)

Kn ( K t P d ) .

 

 

jCB ( V 7 P d Pl)

 

/ „ ( K t P d p J

 

 

 

 

 

 

Kn{ VTpd)

 

i n {ViPâ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1.62)

Обозначим

в (1.62) выражения ^ ( V ^ P d f j j __т ^ и !п (V^t'Pd pj

_

 

 

 

 

ff„ (K /P d )

 

/„ (K iP d )

 

= пи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_

/„(KiPdp)

 

... ^„(KtPdp) .

 

 

 

 

 

iil\

у—г-

—~Г~

 

ГЛо — ' v

——

 

 

А п (рх, p) = J V /PdFo - 2*SYj

F*\______ U K y P d )

 

(1.63)

 

 

 

 

 

m-i то

 

 

 

 

Если вращение отсутствует, т. е. ю0

— 0 и Pel — 0,

то

общее

решение уравнения (1.35)

для полого цилиндра будет

иметь

вид

 

 

А п (Рі>

Р) — £іРп + СгР

п>

 

 

(1-64)

где Сх и С2

найдутся из граничных условий, а именно А п (Рі,

р =

= 1) = Nп =

-j- С2; А а (р == рх) = 0 =

0 1р”-(-02р1

”.

Следо­

вательно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ап (Рі> рЧ_

(Р/Рі)" — (Рі/Р)

” ,,

 

 

(1.65)

 

 

р)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как зависимость (1.63) получена в комплексной форме, то выделим в ней действительную и мнимую части.

Из предыдущего параграфа нам известно представление моди­ фицированных функций Бесселя 1-го рода n-го порядка, комплекс­ ного аргумента в виде функций Кельвина. Аналогичные выраже­ ния [21, 36, 95] для функций Макдональда имеют вид

К п [ V i Pd) = ker„ [ у Pd) + i kei„ ( V pd) ■

(1.66)

26


Чтобы сократить форму записи, введем обозначения

 

 

а — кег„ (]/"Pd рх);

b =

kei„ (]/P d рх);

с = кег„ ( ] /

Pd);

 

d = k ei„(]/P d );

m = ber„ (]/P d рг);

 

n bei„ (]/P d pj);

 

u — ber„ (j/^Pd);

v ~ bein (j/^Pd];

 

x ber„ (j/^Pd p);

 

y = be\n (]/P d p );

z =

ker„ (|/P d p );

 

щ =

kei„ (]/P d p);

 

и далее

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ax+ nwbytnz) —Ф;

(bx + aynztnw) = F\

 

 

(<0.11 + ndbvmc) = D\

(bu-\-va mdnc) = K-

 

 

Тогда (1.63) примет вид

 

 

 

 

 

 

 

 

А п(pi,

р) =

Nn (0D +

FK)A~1

~ ° K) X [cos (PdFo) + i sin (PdFo)],

 

 

 

 

К 2 + D2

 

 

 

 

 

 

 

или

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

An (pi,

P) = N n |R e^„(pi, p) +

i l m A n (p1, p)),

(1.67)

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И е Л Л Р ь

P) = N j

-<*£ +

FK) cos (P d F o )

-

(F D -

■* «> s i!L g d F a . I

;

n v

n \

 

 

K2Jr D 2

 

J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(I.68a)

Іш Л

(p

p) =

N

f (Ф° + FI<) sin (PdFo) +

(FD — ФАЗ cos (PdFo))

 

 

n ^ 1’

n \

 

 

K2+ Ö2

 

* }T

'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( 1. 686)

Модуль (1.67) равен

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I A n (Pi. P) I =

V Re2 A

(Pi. P) +

 

Im2 А

(Рь P) •

(L69)

Далее найдем решение A (P n p, Fo). Общим решением уравнения (1.43) для полого цилиндра будет выражение вида

Ап (рі>

р> Fo)

Сп^Уп (pnft р) е-^feFo

(1.70)

 

k = \

 

 

 

Аналогично предыдущему

Vn (p,nÈp) есть комбинированная

функция Бесселя n-го порядка, т. е.

 

 

Уп (М’лйР)

Jп (pnfcP) Уп (рлй)

Уп лАР) /„ (pnft) >

 

где |хпА — корень характеристического

уравнения

 

 

Уп лаРі) = 0.

 

(1.71)

27


Соответственно с учетом (1.63) получим зависимость для Cnk\

 

 

 

ті

и (У~iі Pdp)

■m.

/Cn(]/ 7Pdp)

 

 

 

Мпёі PdFo

 

i)

K n {V <Pd)

 

 

 

 

 

 

PKn(PnftP) dP

 

 

 

 

 

тг m2

 

 

 

 

-'nk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j 'P ^ ( ^ P ) dP

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1.72)

Окончательное

выражение для

коэффициента Ап (рх,

р, Fo)

с учетом (1.29), (1.63),

(1.70)

и (1.72) будет

 

 

 

 

 

 

 

L /п (K lPdp) _

Kn (l^Tpd р)

Л„ (рі, р, Fo) =

N

j

MF"

‘ ' ^

P d ) -------- ' к Л У Ы

_

 

 

 

 

 

 

 

rnt т 2

 

 

 

 

со

 

/„(K t Pdp)

Kn (VTpdp)

 

 

 

 

 

1

/ n(K7pd)

' КА У Т Ъ )

pVn(PnkP)dp

 

 

 

 

 

/ті! — m2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

Е

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*=і

 

 

 

JpK (P„fcP) dP

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1.73)

Зависимость для коэффициента Вп (рх, р, Fo) будет аналогична (1.73) , только вместо Nn будет М п. Если в (1.6) подставить (1.60) (1.73) и выражение для Bn (р, Fo), то получим решение уравнения теплопроводности для цилиндра с комбинированным охлаждением

 

Ѳ(р,

ф,

Fo) =

^

i i n p

+ 0-

 

 

1

Ѳ— Ѳг lnp +

 

 

 

СО

I

0 - 0 0

Ko (pofeP) pdp

 

ln 1/pj

 

 

 

 

■S

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

fc=i

 

 

J PKo(PoftP) dP

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CO

 

___

___

 

 

 

L

 

^ (K ip d p )

K n i V i Pdp)

X VOA(po,P) e ^ ‘Fo +

7

j [

1 , л ѵ ш

)

* К П( Ѵ m )

 

 

 

 

 

 

in* m9

28