Perforovaný plech z nehrdzavejúcej ocele: Výpočet otvorenej plochy, vzor otvorov a pokles tlaku

Otvorená plocha (%)= plocha otvoru ÷ plocha opakujúceho sa vzoru × 100. Pre okrúhle otvory:90.69 × (d ÷ p)²pre 60 stupňový vzor,78.54 × (d ÷ p)²pre 90-stupňový priamy vzor (d=priemer otvoru, p=rozstup od stredu k stredu).

Najlepší vzor:Striedavý 60 stupňov poskytuje asi o 15 % väčšiu otvorenú plochu ako 90 stupňový rovný pri rovnakej veľkosti otvoru a rozstupu a zachováva širšie kovové mostíky na rovnakej otvorenej ploche.

Pokles tlaku:pre tenký plech Δp=ζ × ½ρu², kde ζ=[0,707√(1−f) + (1−f)]² ÷ f² af je otvorená plocha ako zlomok. Rezanie otvorenej plochy zo 40 % na 20 % znásobuje pokles tlaku asi 6.

Sila:viac otvorenej plochy znamená menej kovu medzi otvormi. Doska so 40% otvorenou plochou si udrží len asi jednu tretinu svojej pevnosti v celej najužšej línii.

stupeň:304, 316L alebo 2205 nemení otvorenú plochu ani pokles tlaku. Mení koróznu životnosť a pevnosť, a tým aj hrúbku plechu, ktorú môžete použiť.

Dierovaný plech vyzerá jednoducho: plochý tanier plný otvorov. Napriek tomu tri čísla rozhodujú o tom, či funguje vo filtri, sito, rozdeľovači prietoku alebo kryte: otvorená oblasť, vzor otvorov a pokles tlaku na nej. Sú prepojené. Vzor nastavuje otvorenú plochu, otvorená plocha nastavuje pokles tlaku a každá diera navyše uberá silu.

Táto príručka vysvetľuje každý odkaz v jednoduchom jazyku, poskytuje vzorce a pracuje s príkladmi, ktoré môžete reprodukovať pomocou kalkulačky. Ak číslo pochádza z nášho vlastného výpočtu a nie z publikovanej tabuľky, hovoríme to.

Čo je otvorená plocha v perforovanom plechu z nehrdzavejúcej ocele a ako ju vypočítate?

Otvorená plocha je percento plochy listu, ktorá je dierovaná. Vydeľte plochu jedného otvoru plochou opakujúcej sa bunky, ktorá ho obsahuje, a potom vynásobte číslom 100. Pre okrúhle otvory v 60-stupňovom rozloženom vzore je skratka90.69 × (d ÷ p)².

Predstavte si plachtu ako dláždenú podlahu. Každá dlaždica má jeden otvor (alebo pevný počet otvorov). Otvorená plocha je to, koľko z každej dlaždice je prázdne. Pretože dlaždica je nastavená rozstupom, sú potrebné iba tri vstupy: veľkosť otvoru, rozstup a vzor. Pre d a p použite rovnaké jednotky, napríklad milimetre.

Konštanta 90,69 pochádza z geometrie trojuholníkovej mriežky, čo je najhustejší spôsob balenia okrúhlych otvorov. Je to tiež horná hranica: dosiahne sa iba vtedy, ak sa otvory dotýkajú (d=p), čo by nezanechalo žiadny kov na vytvorenie plechu. Rovné riadky strácajú rohy medzi otvormi, a preto konštanta klesá na 78,54.

Spracované príklady

• Príklad A.3 mm otvory, 5 mm rozstup, 60 stupňov striedavo. d ÷ p=0.6 a 0,6²=0.36. Otvorená plocha=90.69 × 0.36 =32.7%. Rovnaké otvory v priamom vzore dávajú 78,54 × 0.36=28.3 %.
• Príklad B.6 mm otvory, 9 mm rozstup (písané "6 @ 9"), 60 stupňov striedavo. d ÷ p=0.667 a 0,667²=0.444. Otvorená plocha=90.69 × 0.444 =40.3%.

Tri bežné chyby

• Použitie nesprávneho vzorca.Aplikácia 90,69 na rovný vzor prevyšuje otvorenú plochu asi o 15 %.
• Miešanie definícií výšky tónu.Dodávatelia sa líšia v tom, či sa rozstup meria pozdĺž radu alebo medzi riadkami, a 45 stupňové vzory sú definované viac ako jedným spôsobom. Potvrďte definíciu na výkrese.
• Ignorovanie okrajov.Vzorce udávajú otvorenú plochu perforovaného poľa. Pevné okraje okolo poľa znižujú otvorenú plochu celého listu.

Ktorý vzor otvorov by ste si mali vybrať: 60 stupňov stupňovité, 90 stupňov rovné alebo 45 stupňov stupňovité?

Vyberte si60 stupňov striedavopokiaľ nepotrebujete otvory v rovných radoch. Poskytuje najvyššiu otvorenú plochu pre okrúhle otvory, ponecháva širšie mostíky na rovnakej otvorenej ploche a je štandardným vzorom pre väčšinu perforátorov.

Pri rovnakom priemere otvoru a rozstupe dáva 60-stupňový vzor 90,69 ÷ 78.54=1.155-násobok otvorenej plochy 90-stupňového priameho vzoru, čo jeo 15,5 % viac. Dá sa na to pozrieť aj inak. Na zasiahnutie rovnakej otvorenej plochy s rovnakou veľkosťou otvoru môže 60-stupňový vzor použiť rozstup asi o 7,5 % väčší, takže kov medzi otvormi je širší.

Tu je konkrétny prípad. 5 mm otvor s rozstupom 8 mm v 60-stupňovom vzore poskytuje 35,4 % otvorenej plochy s 3,0 mm mostíkmi. Aby zodpovedalo 35,4 % v priamom vzore, musí sa rozstup zmenšiť na približne 7,4 mm, pričom mostíky budú mať len približne 2,4 mm. To je zhruba o 20 % menej kovu medzi otvormi pri rovnakej prietokovej ploche.

Akú pevnosť stráca perforovaný plech, keď sa zväčšuje otvorená plocha?

Viac, ako naznačuje počet otvorených plôch. Najužší pás kovu medzi otvormi nesie záťaž a jeho podiel na pevnom plechu je zhruba(p − d) ÷ p, nazývaná účinnosť väzov. Pri 40 % otvorenej plochy je tento podiel len asi 33 %.

Otvorená plocha a sila ťahajú v opačných smeroch. Keď zväčšíte otvorenú plochu výberom väčšieho otvoru alebo menšieho rozstupu, mostíky medzi otvormi sa stenčia. Pretože mosty nesú záťaž, sila rýchlo klesá. Tabuľka ukazuje, ako rýchlo.

Posledný riadok zobrazuje kompromis. Plech s 63 % otvorenou plochou je blízko hornej časti pásma 23 % až 64 %, ktoré ISO 7805-1 predpisuje pre platne s hrúbkou 3 mm a hrubšie, napriek tomu si zachováva len asi jednu šestinu svojej pevnosti v najužšej časti.

Výrobcovia používajú jednoduché pravidlá, aby listy boli dierovateľné a ploché. Mnohé zachovávajú šírku mostíka aspoň takú, ako je hrúbka plechu, a mnohí zachovávajú priemer otvoru aspoň rovnaký ako hrúbka uhlíkovej ocele a približne 1,5-násobok hrúbky alebo viac nerezovej ocele. Nerezová oceľ mechanicky tvrdne a je tvrdšia ako uhlíková oceľ, takže razníky sa rýchlejšie opotrebúvajú a malé otvory v hrubom plechu sa robia ťažšie. Toto sú pokyny výrobcu, nezverejnené normy a limity sa líšia v závislosti od obchodu. Potvrďte u svojho dodávateľa.

Ako vypočítate pokles tlaku na perforovanom plechu?

Pre tenký plech s ostrými hranami,Δp = ζ × ½ × ρ × u², kde u je rýchlosť približovania proti prúdu plechu, ρ je hustota tekutiny aζ = [0.707√(1−f) + (1−f)]² ÷ f², pričom f je otvorená plocha ako zlomok. Výsledkom je prvý odhad platný pri vysokom Reynoldsovom čísle; pozri limity nižšie.

Každý otvor funguje ako malý otvor. Prúd sa vtláča do otvorov, zrýchľuje sa na u ÷ f, potom sa na vzdialenejšej strane opäť rozširuje a pri tom sa stráca energia. Menšia otvorená plocha znamená rýchlejšie prúdenie v otvoroch a oveľa väčšie straty. Vyššie uvedený vzorec je výsledkom tenkej dosky, ktorý zostavil Idelchik a ktorý sa široko používa v technických príručkách.

Krok za krokom

1. Vypočítajte zlomok otvorenej plochy f zo vzorcov v prvej časti (35 % otvorenej plochy znamená f=0.35).
2. Nájdite rýchlosť približovania u=prietok ÷ plocha listu.
3. Vypočítajte ζ pomocou vyššie uvedeného vzorca alebo ho prečítajte z tabuľky nižšie.
4. Vypočítajte Δp=ζ × ½ × ρ × u². Pri ρ v kg/m³ a u v m/s je Δp v pascaloch.

Spracovaný príklad: 5 @ 8 mm, 60 stupňov striedavo

Otvorená plocha je 35,4 %, takže f=0.354 a ζ=11.7. prevzduchu rýchlosťou 2 m/s, Δp = 11.7 × 0.5 × 1.2 × 2² = 28 Pa, s rýchlosťou otvoru 5,6 m/s. Prevody rýchlosťou 0,5 m/s, Δp = 11.7 × 0.5 × 998 × 0.5² = 1.46 kPa, s rýchlosťou otvoru 1,4 m/s.

Čo vám hovoria čísla

• Dominuje otvorený priestor.Rezanie otvorenej plochy zo 40 % na 20 % zvyšuje ζ z 8,2 na 51,3, približne6 krátpokles tlaku pri rovnakom prietoku.
• Rýchlosť je na druhú.Zdvojnásobenie prietoku znásobí pokles tlaku štyrmi.
• Upchávaním sa problém zhoršuje.Ak úlomky zablokujú polovicu otvorov, otvorená plocha sa zníži na polovicu a pokles tlaku sa zvýši podobne veľkým faktorom. Preto sú filtračné a sitkové listy dimenzované s veľkorysou otvorenou plochou.

Hranice vzorca

Vzorec tenkých dosiek je limitom vysokého Reynoldsovho čísla. V spracovanom príklade sú Reynoldsove čísla dier len asi 1 900 pre vzduch a 7 000 pre vodu (za predpokladu kinematických viskozít 1,5 × 10⁻⁵ a 1,0 × 10⁻⁶ m²/s). To je pod rozsahom, v ktorom sa stratový koeficient zastaví v závislosti od Reynoldsovho čísla, takže tieto výsledky berte ako odhad a použite Idelchikove Reynoldsovo závislé grafy alebo testovacie údaje, keď na odpovedi záleží.

Skutočné nehrdzavejúce plechy sú tiež hrubšie ako pomer priemeru 0,015, ktorý vzorec predpokladá. Sekundárne zhrnutie publikovaných experimentov na doskách s trojuholníkovým rozstupom uvádza, že strata tlaku klesá, keď hrúbka stúpa k priemeru 1,5 otvoru, potom sa vyrovná. Pre typické listy majú preto čísla tenkých dosiek tendenciu byť na vyššej strane. Pôvodné experimentálne údaje sme nemohli potvrdiť priamo, preto ich použite ako trend, nie korekčný faktor.

Menia tvar a vzor otvoru pokles tlaku?

Väčšinou cez otvorené priestranstvo. Na vzore a tvare záleží, pretože nastavujú, koľko otvorenej plochy poskytuje daná veľkosť otvoru a rozstup. Publikované údaje Idelchik pokrývajú kruhové otvory; pre štvorce a štrbiny inžinieri zvyčajne pracujú s ekvivalentným hydraulickým priemerom a potvrdzujú testom alebo CFD.

Hydraulický priemer je d_h=4 × otvorená plocha ÷ mokrý obvod. Pre okrúhly otvor sa rovná priemeru. Pre štvorec sa rovná dĺžke strany. V prípade drážky s okrúhlym koncom je väčšia ako šírka drážky, ako ukazuje tabuľka.

Ovplyvňuje trieda nehrdzavejúcej ocele otvorenú plochu alebo pokles tlaku?

Nie. Otvorená plocha a pokles tlaku závisia od geometrie a kvapaliny, nie od zliatiny. Na triede záleží, pretože určuje koróznu životnosť a pevnosť a pevnosť ovplyvňuje hrúbku plechu.

Na detailoch výroby záleží viac, ako väčšina kupujúcich očakáva. Otvor vytvorený o 0,1 mm na 3 mm otvore zväčší otvorenú plochu o približne 6,8 % ((3,1 ÷ 3)²=1.068), čím sa zníži pokles tlaku približne o 12 %, ak približujete ζ ako úmerné 1 ÷ f² (odhad EETA). Preto tolerancia otvoru patrí na výkres. Dôležitý je aj smer otrepu, rovinnosť a povrchová úprava. Hladké, elektrolyticky leštené hrany odolávajú znečisteniu a limity rovinnosti základnej dosky sú uvedené v našom článku o toleranciách ASTM A240.

Ako určíte dierovaný plech, aby objednávka zodpovedala vášmu výpočtu?

Uveďte veľkosť otvoru, rozstup a spôsob merania, uhol vzoru, hrúbku, triedu a špecifikáciu, okraje a tolerancie. Každá chýbajúca položka je šancou, že sa dodaný hárok bude líšiť od vašej kalkulácie.

Ktoré normy platia pre perforovaný plech z nehrdzavejúcej ocele?

Žiadna norma nepokrýva nerezový perforovaný plech od konca po koniec. Geometria otvorov a rozstupov je zvyčajne prevzatá zo série ISO 7805 a základný kov z ASTM A240 a A480.

Zdroje: ISO 7805-1, ISO 7805-2 a ISO 10630 katalógové položky (ISO, CCN/SCC, SFS). Rozsah dokumentov ISO sa vzťahuje na nízkouhlíkové ocele; pri objednávkach z nehrdzavejúcej ocele sa kupujúci zvyčajne odvolávajú na geometriu ISO a ako základný kov uvádzajú ASTM. Potvrďte prístup u svojho výrobcu.

Často kladené otázky

Otázka: Aký je typický otvorený priestor pre perforovaný plech z nehrdzavejúcej ocele?

A: Väčšina štandardných vzorov spadá medzi približne 20 % a 65 % otvorenej plochy. ISO 7805-1 predpisuje pomery rozstupu k otvorom, ktoré poskytujú nominálne otvorené plochy približne 23 % až 64 % pre plech s hrúbkou 3 mm a viac. Vyššie zanecháva veľmi úzke mostíky medzi otvormi, takže utrpí pevnosť a plochosť.

Otázka: Čo znamená kód ako "5 @ 8"?

A: Zvyčajne to znamená 5 mm otvory na 8 mm stredoch. Pri 60-stupňovom rozložení to dáva 35,4 % otvorenej plochy; s 90 stupňovým priamym vzorom dáva 30,7 %. Vždy potvrďte vzor a spôsob, akým dodávateľ meria výšku tónu.

Otázka: Môže perforovaný plech dosiahnuť 90 % otvorenej plochy?

A: Nie. Teoretický strop pre okrúhle otvory v 60-stupňovom rozmiestnenom vzore je 90,69 %, dosiahnutý len vtedy, keď sa otvory dotýkajú (priemer otvoru sa rovná stúpaniu). V tomto bode nezostane žiadny kov na vytvorenie plechu, takže skutočné produkty zostávajú hlboko pod ním.

Otázka: Znižuje hrubší plech pokles tlaku?

A: Často áno, do určitej miery. Vzorec tenkých dosiek v tomto článku predpokladá veľmi tenký plech. Publikované experimenty na doskách s trojuholníkovým rozstupom uvádzajú, že strata klesá, keď hrúbka stúpa približne k 1,5-násobku priemeru otvoru, potom sa vyrovná. Pri hrubých plechoch a malých otvoroch začína vadiť trenie steny. Použite testovacie údaje pre kritické návrhy.

Otázka: Je pokles tlaku iný pre perforovaný plech 304 a 316L?

A: Nie. Pokles tlaku závisí od geometrie (otvorená plocha, veľkosť otvoru, hrúbka) a od kvapaliny (hustota, rýchlosť, viskozita). Táto trieda mení odolnosť a pevnosť proti korózii, čo môže zmeniť hrúbku, ktorú si vyberiete, a hrúbka ovplyvňuje pokles tlaku.

Otázka: Ako prevediem rýchlosť približovania na rýchlosť otvoru?

A: Vydeľte rýchlosť približovania zlomkom otvorenej plochy. Napríklad rýchlosť 2 m/s pri približovaní sa k plechu s 35 % otvorenou plochou bude vo vnútri otvorov približne 5,7 m/s. Pokles tlaku je spôsobený touto vyššou rýchlosťou otvoru.