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
(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+ nw— by— tnz) —Ф; |
(bx + ay— nz— tnw) = F\ |
|
||||||||||
|
(<0.11 + nd— bv—mc) = D\ |
(bu-\-va— md— nc) = 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 (РлАР) /„ (pnft) > |
|
|
где |хпА — корень характеристического |
уравнения |
|
||
|
Уп (РлаРі) = 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