Расчетная оценка длины свободного растекания слоя воды по верхней поверхности полосы при струйном охлаждении
Выполнен инженерный расчет длины свободного растекания слоя воды от охлаждающих струй на верхней поверхности горизонтальной полосы. Решение поставленной задачи основано на аналогии с боковым водосливом и предназначено, прежде всего, для вычисления теплообмена на участках перед первой и за последней...
Gespeichert in:
| Datum: | 2012 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2012
|
| Schriftenreihe: | Металл и литье Украины |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/131140 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Расчетная оценка длины свободного растекания слоя воды по верхней поверхности полосы при струйном охлаждении / Э.Е. Бейгельзимер // Металл и литье Украины. — 2012. — № 12. — С. 19-24. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-131140 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1311402018-03-15T03:02:40Z Расчетная оценка длины свободного растекания слоя воды по верхней поверхности полосы при струйном охлаждении Бейгельзимер, Э.Е. Выполнен инженерный расчет длины свободного растекания слоя воды от охлаждающих струй на верхней поверхности горизонтальной полосы. Решение поставленной задачи основано на аналогии с боковым водосливом и предназначено, прежде всего, для вычисления теплообмена на участках перед первой и за последней секциями струйного охлаждения на отводящем рольганге станов горячей листовой прокатки. В соответствии с условиями, характерными для такого процесса, поток жидкости считается докритическим. Движение полосы не учитывается. Методика рекомендована для использования при проектировании и управлении работой систем контролируемого охлаждения проката на полосовых и толстолистовых станах горячей прокатки. Виконано інженерний розрахунок довжини вільного розтікання шару води від охолоджуючих струменів на верхній поверхні горизонтальної смуги. Вирішення поставленої задачі базується на аналогії з боковим водозливом і призначено, насамперед, для обчислення теплообміну на ділянках перед першою і за останньою секціями струменевого охолодження на відвідному рольганзі станів гарячої листової прокатки. Відповідно до умов, що характерні для такого процесу, потік рідини вважається докритичним. Рух смуги не враховується. Методику рекомендовано для використання при проектуванні та управлінні роботою систем контрольованого охолодження прокату на смугових і товстолистових станах гарячої прокатки. The problem of engineering calculation of the unlimitedly spread water layer from the cooling jets on the upper surface of horizontal strip is solved. The solution is based on an analogy with a side weir and is meant primarily for calculation of the heat transfer in front of the first and behind of the last section of the water cooling system on the runout table of the hot rolled mill. In accordance with the terms and conditions specific to this process, the fluid flow is considered to be subcritical. The motion of the strip is not taking into account. The method is recommended for using in the design and management of the controlled cooling systems for the hot strip and plate mills. 2012 Article Расчетная оценка длины свободного растекания слоя воды по верхней поверхности полосы при струйном охлаждении / Э.Е. Бейгельзимер // Металл и литье Украины. — 2012. — № 12. — С. 19-24. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/131140 621.78:532.543 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Выполнен инженерный расчет длины свободного растекания слоя воды от охлаждающих струй на верхней поверхности горизонтальной полосы. Решение поставленной задачи основано на аналогии с боковым водосливом и предназначено, прежде всего, для вычисления теплообмена на участках перед первой и за последней секциями струйного охлаждения на отводящем рольганге станов горячей листовой прокатки. В соответствии с условиями, характерными для такого процесса, поток жидкости считается докритическим. Движение полосы не учитывается. Методика рекомендована для использования при проектировании и управлении работой систем контролируемого охлаждения проката на полосовых и толстолистовых станах горячей прокатки. |
| format |
Article |
| author |
Бейгельзимер, Э.Е. |
| spellingShingle |
Бейгельзимер, Э.Е. Расчетная оценка длины свободного растекания слоя воды по верхней поверхности полосы при струйном охлаждении Металл и литье Украины |
| author_facet |
Бейгельзимер, Э.Е. |
| author_sort |
Бейгельзимер, Э.Е. |
| title |
Расчетная оценка длины свободного растекания слоя воды по верхней поверхности полосы при струйном охлаждении |
| title_short |
Расчетная оценка длины свободного растекания слоя воды по верхней поверхности полосы при струйном охлаждении |
| title_full |
Расчетная оценка длины свободного растекания слоя воды по верхней поверхности полосы при струйном охлаждении |
| title_fullStr |
Расчетная оценка длины свободного растекания слоя воды по верхней поверхности полосы при струйном охлаждении |
| title_full_unstemmed |
Расчетная оценка длины свободного растекания слоя воды по верхней поверхности полосы при струйном охлаждении |
| title_sort |
расчетная оценка длины свободного растекания слоя воды по верхней поверхности полосы при струйном охлаждении |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| publishDate |
2012 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/131140 |
| citation_txt |
Расчетная оценка длины свободного растекания слоя воды по верхней поверхности полосы при струйном охлаждении / Э.Е. Бейгельзимер // Металл и литье Украины. — 2012. — № 12. — С. 19-24. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| series |
Металл и литье Украины |
| work_keys_str_mv |
AT bejgelʹzimerée rasčetnaâocenkadlinysvobodnogorastekaniâsloâvodypoverhnejpoverhnostipolosypristrujnomohlaždenii |
| first_indexed |
2025-07-09T14:50:10Z |
| last_indexed |
2025-07-09T14:50:10Z |
| _version_ |
1837181290761158656 |
| fulltext |
1� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (235) ’2012 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (235) ’20121� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (235) ’2012 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (235) ’2012
УДК 621.78:532.543
Э. Е. Бейгельзимер
Научно-производственное объединение «Доникс», Донецк
Расчетная оценка длины свободного растекания слоя воды
по верхней поверхности полосы при струйном охлаждении
Выполнен инженерный расчет длины свободного растекания слоя воды от охлаждающих струй на верхней
поверхности горизонтальной полосы. Решение поставленной задачи основано на аналогии с боковым
водосливом и предназначено, прежде всего, для вычисления теплообмена на участках перед первой и за
последней секциями струйного охлаждения на отводящем рольганге станов горячей листовой прокатки. В
соответствии с условиями, характерными для такого процесса, поток жидкости считается докритическим.
Движение полосы не учитывается. Методика рекомендована для использования при проектировании и
управлении работой систем контролируемого охлаждения проката на полосовых и толстолистовых станах
горячей прокатки.
Э
ффективность струйного охлаждения металла в
потоке листопрокатных станов во многом опре-
деляется параметрами слоя жидкости, обра-
зующегося на верхней поверхности полосы. В
работе [1] предложен общий подход к моделирова-
нию этого слоя жидкости. Там же изложен порядок
применения предложенного подхода в тех случаях,
когда длина зоны растекания такого слоя по поверх-
ности полосы заранее известна. К таким случаям
относится, например, слой жидкости, образующий-
ся под струями одной секции охлаждения («зажа-
тый» слой) или между рядами струй соседних секций
(«ограниченный» слой).
В данной работе описано применение предложен-
ного подхода к так называемому «свободному» слою,
который формируется при беспре-
пятственном растекании жидкости
по поверхности полосы, например
перед первой или за последней ра-
ботающими секциями охлаждения
(рис. 1). В настоящее время в ин-
женерной практике и в научно-тех-
нической литературе отсутствуют
какие-либо оценки длины растека-
ния такого слоя. Расчет этой дли-
ны и является предметом пред-
ставленной работы (полоса, как и
в [1], считается неподвижной).
Слой жидкости условно де-
лится нейтральной осью на два
потока, стекающие с разных бо-
ковых кромок полосы. Положение
этой нейтральной оси относитель-
но продольной оси полосы задано
параметром
2 1 = −γ s
p
b
B , (1)
где bs – ширина потока, стека-
ющего с одной (выбранной в каче-
стве расчетной) боковой кромки;
Bp – ширина полосы.
Ключевые слова: металлическая полоса, струйное охлаждение, растекание слоя жидкости, инженерный
расчет
Согласно принятой в [1] расчетной схеме зона
растекания слоя условно разделена на три области
(рис. 2): продольного, косого и периферийного тече-
ния. При свободном растекании слой жидкости в об-
ласти периферийного течения делится на отдельные
навески, которые могут скользить по поверхности
полосы на очень большое расстояние. Длину расте-
кания этих навесков следует учитывать при оценке
стабильности и надежности показаний датчиков тем-
пературы металла, однако с точки зрения охлажде-
ния полосы основное значение имеет зона поверх-
ности, занятая сплошным слоем жидкости. Поэтому
длиной зоны свободного растекания принята длина
боковой кромки полосы, на которой жидкость стекает
сплошным потоком, которой на рис. 2 соответствует
Рис. 1. Характерные зоны при свободном растекании струй жидкости по верхней
поверхности полосы: общий вид (а); вид сверху (б)
зона растекания слоя
зона интенсивного течения
D
C
A
B
а
б
20 21МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (235) ’2012 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (235) ’201220 21МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (235) ’2012 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (235) ’2012
длина Lf = BC, заранее она неиз-
вестна и подлежит расчету. В этом
состоит принципиальное отличие
задачи расчета свободного слоя от
той, которая решена в работе [1].
Соответственно, предложенная в
[1] система уравнений должна
быть дополнена еще одним урав-
нением.
В качестве дополнительного
уравнения, позволяющего рас-
считать длину зоны растекания
свободного слоя, использовали
уравнение расхода бокового во-
дослива, приведенное к случаю свободного стека-
ния жидкости с поверхности широкой полосы. Для
этого объем жидкости, стекающей с одной боко-
вой кромки в единицу времени, записали в следу-
ющем виде (здесь и далее индексация парамет-
ров соответствует договоренности, принятой в ра-
боте [1]):
22 22 sin= ϕsf fV h u L , (2)
где Lf – длина зоны растекания (пока неизвестная);
h22 – толщина потока над боковой кромкой полосы
(средняя по длине Lf); u22 – средняя скорость стека-
ния жидкости с боковой кромки; ϕ – средний угол сте-
кания жидкости с боковой кромки.
Усредненные по длине зоны растекания значе-
ния параметров h22, u22 и ϕ, которые использованы в
формуле (2), отвечают значениям соответствующих
параметров для некоторого «расчетного» элемен-
тарного потока (на рис. 2 он затемнен). Считая дви-
жение жидкости по поверхности полосы плавно из-
меняющимся, можно записать уравнение Бернулли
для двух сечений расчетного элементарного потока:
сечения 1-1 в начале зоны растекания и сечения 2-2
над боковой кромкой полосы:
2 2 2
11 11 22 22 22
11 222 2 2
+ = + +
α α ζu u uh h
g g g
. (3)
В этом уравнении кроме параметров, расшифро-
ванных выше, h11 и u11 – толщина и средняя скорость
потока в сечении 1-1; α11 и α22 – коэффициенты ки-
нетической энергии соответственно в сечениях 1-1 и
2-2; ξ – коэффициент сопротивления по длине пото-
ка. Обозначая полный напор
2
11 11
0 11 2
= +
α uH h
g
(4)
и коэффициент скорости
22
1
=
+
ϑ
α ζ
, (5)
из уравнения (3) можно найти выражение для сред-
ней скорости стекания:
22 0 222 ( )= −ϑu g H h . (6)
С учетом этого выражения, формула (2) принима-
ет вид
22 0 22sin 2 ( )= −ϑ φf s fV h L g H h . (7)
Введем обозначения:
22 22
0 0
1= −τ h h
H H
, (8)
= ϑτm , (9)
sin= ϕsm m , (10)
с помощью которых уравнение (7) примет вид
3 2
02= sf s fV m L gH . (11)
Параметр ms – расходный коэффициент стекания
жидкости с боковой кромки полосы. Формула (11) по
своей структуре аналогична уравнению бокового во-
дослива [2, с. 163]:
3 2
02′ ′ ′= sf s fV m L gH , (12)
где штрихом обозначены соответствующие пара-
метры для бокового водослива: ′f sV – расход потока
через боковой водослив; ′sm – коэффициент расхо-
да бокового водослива; ′fL – длина ребра бокового
водослива. Полный напор основного потока перед
боковым водосливом H0 в формуле (12) записан без
штриха, поскольку в целях сопоставления он пред-
полагается таким же, как и в случае свободного сте-
кания жидкости с боковой кромки полосы в форму-
ле (11).
Боковые водосливы хорошо изучены как теоре-
тически, так и экспериментально. Это дает возмож-
ность оценить расходный коэффициент ms и средний
угол ϕ стекания жидкости с боковой кромки полосы
путем качественного сравнения этого процесса с
процессом истечения через боковой водослив. Ска-
занное иллюстрирует рис. 3, на котором схематиче-
ски изображены оба процесса. Коэффициент рас-
хода бокового водослива ′sm , как известно, можно
выразить аналогично формуле (10) через средний
угол истечения жидкости [3]:
sin′ ′= ′φsm m . (13)
В этой формуле m' – параметр, аналогичный по
своему физическому смыслу параметру m в форму-
ле (9) и который может интерпретироваться как ко-
эффициент расхода прямого водослива.
Далее необходимо ввести параметр, равный от-
ношению расходного коэффициента стекания ms к
коэффициенту расхода бокового водослива ′sm :
≡
′
s
m
s
m
k
m
. (14)
Рис. 2. Расчетная схема зоны растекания свободного слоя жидкости: I – область про-
дольного течения; II – область косого течения; III – область периферийного течения
C
O
a
B
E G
Lf
bs
Bp
x
ϕ
I III
II
z
20 21МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (235) ’2012 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (235) ’201220 21МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (235) ’2012 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (235) ’2012
Для оценки этого отношения
нужно раскрыть числитель и зна-
менатель по формулам (9) и (13)
sin
sin
ϕ
=
ϑτ
′ ′ ′ϑ τ φmk , (15)
где ′ϑ и ′τ – параметры для бо-
кового водослива, аналогичные ϑ
и τ (см. (5), (8)).
Сравнительные расчеты пока-
зывают, что за счет существенно
меньшей длины стекания в случае
бокового водослива значения па-
раметров ′ϑ и ′τ выше, чем зна-
чения параметров ϑ и τ для слу-
чая свободного стекания жидкости
с боковой кромки полосы, причем
в первом приближении можно
принимать 2′ ′ϑ τ ϑτ ≈ . Другими
словами, выражение (15) можно
записать:
sin
2sin
ϕ
≈
′φmk . (16)
Средний угол истечения жидкости через боко-
вой водослив примерно определяют как полусум-
му углов истечения в начале и в конце водослива
(рис. 3, б):
1 2
2
+
≈
′ ′φ φ′φ . (17)
Учитывая, что угол истечения в конце бокового
водослива близок к ′τ /2 [4-6], формулу (17) можно
записать в виде
1
2 4
≈ +
′φ π′φ . (18)
С другой стороны, средний угол стекания с боковой
кромки полосы приближенно равен углу истечения
в начале бокового водослива (при том же напоре):
1≈ ′ϕ φ . (19)
Подставляя соотношения (18) и (19) в формулу
(16), получаем
1
1
sin1
2 1 sin
≈
+
′φ
′φmk . (20)
Ориентируясь на экспериментально установлен-
ные значения угла истечения в начале бокового во-
дослива 1′φ ≈ 15÷45° [4, 5], по формуле (20) получаем
диапазон
0,15 0,35≈ ÷mk . (21)
Таким образом, расходный коэффициент в фор-
муле (11) можно представить в виде
′=s m sm k m , (22)
где ′sm – коэффициент расхода бокового водослива
при том же исходном напоре H0; km – адаптационный
параметр, который подлежит экспериментальному
определению и предварительно может приниматься
из интервала (21). Подставляя (22), приводим фор-
мулу (11) к следующему виду:
3 2
02′= m sf s fV k m L gH . (23)
Для расчета коэффициента расхода бокового во-
дослива обычно рекомендуют формулу [7]:
00,45 0,22Fr′ = −sm , (24)
где Fr0 – число Фруда основного потока перед водо-
сливом; в данном случае, при допущении о равно-
мерном распределении скорости по толщине слоя,
то есть 11α = 1,0, его можно интерпретировать так:
2
11
0
11
Fr =
u
gh
. (25)
Итак, формулу (23) можно использовать как не-
достающее уравнение к общей инженерной модели
зоны растекания охлаждающей жидкости по поверх-
ности полосы, предложенной в работе [1]. В рамках
этой модели указанное уравнение позволяет реали-
зовать итерационную процедуру расчета длины Lf
зоны свободного растекания слоя жидкости в следу-
ющем виде (формулы из работы [1] приведены без
пояснений):
1. Задают основные исходные данные для расче-
та: Bp – ширина полосы; n – коэффициент шерохо-
ватости; Vf – общий приток жидкости в слой в еди-
ницу времени (м3/с); 1 1− ≤ ≤γ – коэффициент асим-
метрии потока между боковыми кромками полосы
( 0=γ – поток делится симметрично по двум кром-
кам: 1=γ – весь поток жидкости стекает с расчет-
ной кромки); km – параметр отношения расходного
коэффициента стекания к коэффициенту расхода
бокового водослива (из диапазона (21)).
2. Рассчитывают:
– удельный приток жидкости в слой на единицу ши-
рины полосы (м3/с/м)
/ = pf fV V B ; (26)
– объем жидкости, стекающий в единицу времени
с одной (расчетной) боковой кромки полосы
(1 ) / 2= + γ
pf s fV V B ; (27)
– показатель степени в формуле Шези
0,784,5=y n . (28)
Рис. 3. Сравнительные схемы стекания спокойного потока жидкости с боковой кром-
ки полосы (а) и течения через боковой водослив (б): виды сбоку (вверху); виды сверху
(внизу)
а б
ϕ
ϕ′2ϕ′1ϕ
L'f
h11h11
H0 H0
22 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (235) ’2012 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (235) ’201222 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (235) ’2012 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (235) ’2012
3. Принимают некоторое начальное значение дли-
ны зоны свободного растекания *
fL ��
4. Для принятого значения длины зоны свободно-
го растекания *=f fL L рассчитывают:
– параметр формы зоны растекания
2
(1 )
=
+
δ
γp
fL
B
; (29)
– вспомогательные комплексы параметров
4 3 2
ω
µ
=
Φ
f
f
Lg n
V
, (30)
где
4
1 2
9
( )= +ω y ;
2
3 2
= +
ω
µ ;
3 2(1,05 0,43 )Φ = +Ω Φ ; (31)
– угловой коэффициент стекания (синус среднего
угла стекания)
если
если
1 ,
1 ,
Φ
Φ
<
≥
Ω δ
Ω δ
то ( )ϕ Φ= Ω δ xk
то 1 ϕ =k ,
(32)
где показатель степени x автор рекомендует при-
нимать равным 0,5;
– длину области продольного течения
21
1 ϕ
ϕ
− = −
δf
k
a L
k
; (33)
– толщину слоя в конце области продольного тече-
ния
1
2 3
12
=
ε
fVh
g
, (34)
где значение коэффициента ε принимают 1,05;
– толщину слоя в начале зоны растекания
1 2
1 4
11 12
1 0,13 ( ) 1
−
= + −
ψ
ε
h h n a , (35)
где значение параметра ψ равно 0,1;
– среднюю по толщине скорость слоя в начале зоны
растекания
11
11
=
fVu
h
. (36)
5. Производят расчет параметров, определя-
ющих расход жидкости, стекающей с боковой кромки:
числа Фруда Fr0 – по формуле (25); коэффициента
расхода бокового водослива ′sm – по формуле (24);
полный напор H0 – по формуле (4) (можно прини-
мать 11 1,0=α ).
6. По формуле (23) рассчитывают расход жид-
кости *
f sV , стекающий с одной (расчетной) боко-
вой кромки при принятой длине зоны растекания
*=f fL L .
7. Полученный на предыдущем шаге расход
*
f sV
сравнивают с расходом f sV , рассчитанным по фор-
муле (27). Если первый расход больше (меньше) вто-
рого, – принятую длину зоны растекания уменьшают
(увеличивают) и возвращаются к шагу 4. Итерации
продолжают до тех пор, пока оба указанных значе-
ния расхода не станут равны (в пределах заданной
точности).
После определения длины Lf по методике, изло-
женной в работе [1], можно определить другие па-
раметры зоны свободного растекания – толщину и
скорость течения жидкости.
Рис. 4. Изменение: 1) длины зоны свободного растекания
слоя (а); начальной толщины и скорости слоя (б) от удельно-
го притока воды; 2) длины зоны свободного растекания слоя (в)
от ширины полосы при разных коэффициентах шероховатости
(1 – n = 0,007; 2 – n = 0,010; 3 – n = 0,013)
а
б
в
Д
ли
на
з
он
ы
с
во
бо
дн
ог
о
ра
ст
ек
ан
ия
L
f ,
м 7,0
6,5
6,0
5,5
5,0
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
Ширины полосы Bp, м
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
1
2
3
Н
ач
ал
ьн
ая
т
ол
щ
ин
а
h 11
, м
0,07
0,06
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0
Удельный приток воды в слой Vf , м
3/c/м
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05
1
2
3
u11
1
3
h11
Н
ач
ал
ьн
ая
с
ко
ро
ст
ь
сл
оя
, u
11
, м
/c0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
2
Д
ли
на
з
он
ы
с
во
бо
дн
ог
о
ра
ст
ек
ан
ия
L
f ,
м 5,0
4,8
4,6
4,4
4,2
4,0
3,8
3,6
3,4
3,2
3,0
Удельный приток воды в слой Vf , м
3/c/м
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05
1
2
3
22 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (235) ’2012 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (235) ’201222 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (235) ’2012 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (235) ’2012
На рис. 4, а-в показаны некоторые результаты
расчетов, выполненных по описанной методике для
характерных условий растекания воды при струйном
охлаждении металла на широкополосных и толсто-
листовых станах горячей прокатки. Во всех случаях
принято: симметричное распределение потока меж-
ду двумя боковыми кромками полосы, то есть γ = 0;
параметр отношения расходного коэффициента
стекания к коэффициенту расхода бокового водо-
слива – равным km = 0,2. Графики на рис. 4, а, б
построены для ширины полосы 1,5=Bp м; на
рис. 4, в – для удельного притока жидкости
0,015=Vf м3/с/м.
Зависимость длины зоны свободного растека-
ния от удельного притока жидкости (рис. 4, а) близ-
ка к логарифмической: с ростом удельного притока
жидкости длина зоны растекания замедленно рас-
тет. Например, при коэффициенте шероховатости
n = 0,007 (для условий пленочного кипения воды
на поверхности полосы) при изменении удельного
притока жидкости с 0,0074 до 0,0148 м3/с/м (то есть
с 40 до 80 м3/ч) длина зоны растекания возрастает
примерно с 4,1 до 4,5 м. При этом начальная тол-
щина слоя жидкости растет с 22 до 33 мм, а началь-
ная скорость слоя – с 0,34 до 0,45 м/с (рис. 4, б).
При таком же увеличении удельного притока в слой
жидкости, но в диапазоне от 0,0370 до 0,0444 м3/с/м,
(от 200 до 240 м3/ч), длина зоны растекания изме-
няется меньше – с 4,9 до 5,0 м, начальная толщина
слоя – от 58 до 65 мм, начальная скорость – от 0,64
до 0,69 м/с.
Зависимость длины зоны растекания от ширины
полосы (рис. 4, в) практически линейная. Напри-
мер, при коэффициенте шероховатости 0,007=n
и удельном притоке воды 0,015=Vf м3/с/м рас-
четная длина зоны ее свободного растекания на
полосе шириной 1,0 м составляет чуть более трех
метров, а на полосе шириной 2,0 м – шесть метров.
Выводы
Предложенная методика позволяет рассчитать
длину, толщину и скорость слоя воды, беспрепят-
ственно растекающейся по верхней поверхности
полосы при струйном охлаждении, например перед
первой или за последней работающими секциями
охлаждения. Согласно полученному решению длина
зоны свободного растекания слоя воды возраста-
ет практически пропорционально ширине полосы и
слабо зависит от расхода струй. И напротив, толщи-
на и скорость слоя практически не зависят от шири-
ны полосы, но существенно возрастают с увеличе-
нием расхода струй.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бейгельзимер Э. Е. Инженерная методика расчета толщины и скорости слоя воды, растекающейся по
верхней поверхности широкой полосы при струйном охлаждении // Металл и литье Украины. – 2012. – № 11. –
С. 21-30.
2. Штеренлихт Д. В. Гидравлика: Учеб. для вузов. – Кн. 2. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 367 с.
3. Rosier B., Boillar J-L., Schleiss A. J. Outflow Angle for Side Weirs in a Channel with Mobile Bed at Flood Discharges / Inter-
praevent 2008 Conference Proceedings. Protection of populated territories from floods, debris flow, mass movements and
avalanches. – 2008. – V. 1. – P. 199-208.
4. Hager H. Lateral Outflow Over Side Weirs / Journal of Hydraulic Engineering. – 1987. – V. 113. – P. 491-504.
5. Rowlings D. S. An Experimental and Theoretical Investigation of Side Weirs / A dissertation towards the degree of Bachelor
of Engineering (Civil). University of Southern Queensland, 2010. – 129 p.
6. Mangarulkar K. Experimental and numerical study of the characteristics of side weir flows / A Thesis In The Department Of
Building, Civil and Environmental engineering. For the Degree of Master of Applied Science (Civil Engineering) Concordia
University Montreal, Quebec, Canada, 2010. – 140 p.
7. Cheong H. Discharge coefficient of lateral diversion from trapezoidal channel / Journal of Irrigation and Drainage
Engineering, ASCE. – 1991. – Nо 117 (4). – P. 461-475.
Бейгельзімер Е. Ю.
Розрахункова оцінка довжини вільного розтікання шару води
по верхній поверхні смуги при охолодженні струменями
Виконано інженерний розрахунок довжини вільного розтікання шару води від охолоджуючих струменів на верхній
поверхні горизонтальної смуги. Вирішення поставленої задачі базується на аналогії з боковим водозливом і при-
значено, насамперед, для обчислення теплообміну на ділянках перед першою і за останньою секціями струмене-
вого охолодження на відвідному рольганзі станів гарячої листової прокатки. Відповідно до умов, що характерні для
такого процесу, потік рідини вважається докритичним. Рух смуги не враховується. Методику рекомендовано для
використання при проектуванні та управлінні роботою систем контрольованого охолодження прокату на смугових і
товстолистових станах гарячої прокатки.
Анотація
2� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (235) ’2012 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (235) ’20122� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (235) ’2012 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (235) ’2012
metal strip, jet cooling, the spreading of the liquid layer, an engineering calculationKeywords
Beygelzimer Ye. Yu.
Estimation of length of the water layer, unlimitedly spreading
over the upper surface of strip when jet cooling
The problem of engineering calculation of the unlimitedly spread water layer from the cooling jets on the upper surface
of horizontal strip is solved. The solution is based on an analogy with a side weir and is meant primarily for calculation
of the heat transfer in front of the first and behind of the last section of the water cooling system on the runout table of
the hot rolled mill. In accordance with the terms and conditions specific to this process, the fluid flow is considered to be
subcritical. The motion of the strip is not taking into account. The method is recommended for using in the design and
management of the controlled cooling systems for the hot strip and plate mills.
Summary
металева смуга, струменеве охолодження, розтікання шару рідини, інженерний
розрахунокКлючові слова
Поступила 31.07.12
Предлагаем разместить в нашем журнале
рекламу продукции или рекламного материала
о Вашем предприятии
РаСцеНки На РазМещеНие РеклаМы
(цены приведены с учетом налога на рекламу)
2, 3-я страницы обложки страница внутри журнала
цветная 1400 грн. цветная 1050 грн.
черно-белая 700 грн. черно-белая 500 грн.
1/2 страницы формата 1/2 страницы формата а4
цветная 900 грн. цветная 800 грн.
черно-белая 500 грн. черно-белая 450 грн.
1/4 страницы формата 1/4 страницы формата а4
цветная 550 грн. цветная 300 грн.
черно-белая 300 грн. черно-белая 200 грн.
При повторном размещении рекламы – скидка 15 %
|