Wielokryterialne optymalne projektowanie przepływu ciepła w wale kalandra

W pracy analizowano przepływ ciepła w wałach kalandra. Ze względu na warunki pracy tego typu konstrukcji wymagana jest tutaj równomierność rozkładu temperatury na powierzchni roboczej przy równoczesnej minimalizacji temperatur czopów łożyskowych. Głównym eksploatacyjnym problemem kalandrów jest nierównomierność rozkładu temperatur wzdłuż tworzącej wału kalandra. Wysoki poziom temperatury tych powierzchni powoduje złe warunki pracy łożysk tocznych, na których osadzony jest wał kalandra. Równomierność rozkładu temperatur może być regulowana poprzez odpowiednią dystrybucję mocy grzałek wzdłuż osi wału kalandra, natomiast sterownie strumieniem ciepła, tak aby propagował on w kierunku powierzchni roboczych a nie czopów wału, może być osiągnięte poprzez inne warunki przewodzenia w kierunku tych powierzchni. Optymalizację rozkładu mocy grzałek oraz topologiczno-materiałowych parametrów kalandra przeprowadzono wykorzystując algorytm hybrydowy (będący szeregowym połączeniem algorytmu ewolucyjnego i Hookea-Jeewesa), podczas gdy analiza zachowania się konstrukcji była przeprowadzana metodą elementów skończonych.

---

In the paper the analysis of a heat transfer for a calender is considered. With respect to working condition of this type of systems the highest smoothness of temperature field on the working surface is demanded as well as minimization of temperatures on bearing journals. The main problem is the nonuniform temperature distribution on the working surface along calendar axis. The high level of its temperature causes bad working conditions of bearings of calender. The uniformness of the field temperature can be ensured by manipulating of heat sources distribution when manipulating of heat stream, to reduce bearing journals temperature, is possible using different conduction conditions in directions to working surface and to bearings. The optimal design of heat distribution and conduction properties is carried out using hybrid algorithm (consisting with evolutionary algorithm combined, in series, with Hooke-Jeewes method) when the analysis of the state of the calendar is done with finite element method.