Perforirana plošča iz nerjavečega jekla: izračun odprtega območja, vzorec lukenj in padec tlaka

Odprto območje (%)= površina luknje ÷ površina ponavljajočega se vzorca × 100. Za okrogle luknje:90.69 × (d ÷ p)²za 60-stopinjski zamaknjeni vzorec,78.54 × (d ÷ p)²za 90-stopinjski ravni vzorec (d=premer luknje, p=razmik od središča do središča).

Najboljši vzorec:60-stopinjsko zamaknjeno daje približno 15 % več odprtega območja kot 90-stopinjsko naravnost pri enaki velikosti luknje in naklonu ter ohranja širše kovinske mostove na istem odprtem območju.

Padec tlaka:za tanek list, Δp=ζ × ½ρu², kjer je ζ=[0,707√(1−f) + (1−f)]² ÷ f² in je f odprto območje kot ulomek. Zmanjšanje odprte površine s 40 % na 20 % pomnoži padec tlaka za približno 6.

Moč:več odprtega območja pomeni manj kovine med luknjami. Plošča s 40 % odprte površine obdrži le približno eno tretjino trdnosti trdne plošče čez najožjo črto.

Ocena:304, 316L ali 2205 ne spremeni odprtega območja ali padca tlaka. Spremeni življenjsko dobo in trdnost proti koroziji ter s tem debelino pločevine, ki jo lahko uporabite.

Perforirana plošča je videti preprosto: ravna plošča, polna lukenj. Vendar tri številke odločajo, ali deluje v filtru, mrežici, razdelilniku pretoka ali varovalu: odprto območje, vzorec lukenj in padec tlaka na njem. So povezani. Vzorec določa odprto območje, odprto območje določa padec tlaka in vsaka dodatna luknja odvzame moč.

Ta vodnik pojasnjuje vsako povezavo v preprostem jeziku, podaja formule in obravnava primere, ki jih lahko ponovite s kalkulatorjem. Kadar številka izhaja iz našega lastnega izračuna in ne iz objavljene tabele, to povemo.

Kaj je odprta površina v perforirani plošči iz nerjavečega jekla in kako jo izračunate?

Odprta površina je odstotek površine lista, ki ima luknjo. Površino ene luknje razdelite s površino ponavljajoče se celice, ki jo vsebuje, nato pomnožite s 100. Za okrogle luknje v 60-stopinjskem zamaknjenem vzorcu je bližnjica90.69 × (d ÷ p)².

Pomislite na rjuho kot na tla s ploščicami. Vsaka ploščica vsebuje eno luknjo (ali določeno število lukenj). Odprta površina pomeni, koliko posamezne ploščice je prazne. Ker je ploščica nastavljena s korakom, so potrebni samo trije vnosi: velikost luknje, korak in vzorec. Uporabite iste enote za d in p, na primer milimetre.

Konstanta 90,69 izhaja iz geometrije trikotne mreže, ki je najgostejši način pakiranja okroglih lukenj. To je tudi zgornja meja: dosežena je le, če se luknje dotikajo (d=p), kar ne bi pustilo nobene kovine za oblikovanje pločevine. Ravne vrste zapravljajo vogale med luknjami, zato konstanta pade na 78,54.

Delovni primeri

• Primer A.Luknje 3 mm, korak 5 mm, zamaknjeno 60 stopinj. d ÷ p=0.6 in 0,6²=0.36. Odprto območje=90.69 × 0.36 =32.7%. Enake luknje v ravnem vzorcu dajejo 78,54 × 0.36=28.3%.
• Primer B.Luknje 6 mm, korak 9 mm (napisano "6 @ 9"), zamaknjeno 60 stopinj. d ÷ p=0.667 in 0,667²=0.444. Odprto območje=90.69 × 0.444 =40.3%.

Tri pogoste napake

• Uporaba napačne formule vzorca.Če nanesete 90,69 na raven vzorec, se odprto območje preglasi za približno 15 %.
• Mešanje definicij višin.Dobavitelji se razlikujejo glede tega, ali se korak meri vzdolž vrstice ali med vrstami, 45-stopinjski vzorci pa so definirani na več kot en način. Potrdite definicijo na risbi.
• Ignoriranje robov.Formule podajajo odprto površino perforiranega polja. Trdne obrobe okoli polja znižajo odprto površino celotnega lista.

Kateri vzorec lukenj bi morali izbrati: 60 stopinj zamaknjeno, 90 stopinj ravno ali 45 stopinj zamaknjeno?

Izberite60 stopinj zamaknjenorazen če potrebujete luknje v ravnih vrstah. Zagotavlja najvišjo odprto površino za okrogle luknje, pušča širše mostove na enaki odprti površini in je standardni vzorec pri večini perforatorjev.

Pri enakem premeru in koraku luknje 60-stopinjski vzorec daje 90,69 ÷ 78.54=1.155-krat večjo odprto površino 90-stopinjskega ravnega vzorca, kar je15,5 % več. Lahko pogledate tudi z druge strani. Za doseganje iste odprte površine z enako velikostjo lukenj lahko 60-stopinjski vzorec uporabi približno 7,5 % večji korak, tako da je kovina med luknjami širša.

Tukaj je konkreten primer. 5 mm luknja z razmikom 8 mm v vzorcu 60 stopinj daje 35,4 % odprte površine s 3,0 mm mostički. Za ujemanje 35,4 % v ravnem vzorcu se mora korak skrčiti na približno 7,4 mm, pri čemer ostanejo mostovi debeli le približno 2,4 mm. To je približno 20 % manj kovine med luknjami za enako pretočno površino.

Koliko trdnosti izgubi perforirana plošča, ko se poveča odprta površina?

Več, kot kaže število odprtih površin. Najožji kovinski trak med luknjami nosi obremenitev, njegov delež v masivni plošči pa je približno(p − d) ÷ p, ki se imenuje učinkovitost ligamenta. Pri 40 % odprtih površin je ta delež le okoli 33 %.

Odprto območje in vlečenje moči v nasprotnih smereh. Ko povečate odprto površino z izbiro večje luknje ali manjšega koraka, postanejo mostovi med luknjami tanjši. Ker mostovi nosijo breme, moč hitro pade. Tabela prikazuje, kako hitro.

Zadnja vrstica prikazuje kompromis. List s 63 % odprte površine je blizu vrha pasu od 23 % do 64 %, ki ga ISO 7805-1 predpisuje za ploščo debeline 3 mm in več, vendar ohranja le približno eno šestino svoje trdnosti v najožjem delu.

Proizvajalci uporabljajo preprosta pravila, da ostanejo listi luknjajoči in ravni. Mnogi ohranjajo most vsaj tako širok, kot je debelina pločevine, in mnogi ohranjajo premer luknje vsaj enak debelini za ogljikovo jeklo in približno 1,5-kratno debelino ali več za nerjavno jeklo. Nerjaveče jeklo se obdeluje in je močnejše od ogljikovega jekla, zato se luknjači hitreje obrabijo, majhne luknje v debeli pločevini pa je težje narediti. To so smernice proizvajalca, ne objavljeni standardi, omejitve pa se razlikujejo glede na trgovino. Potrdite pri svojem dobavitelju.

Kako izračunate padec tlaka na perforirani plošči?

Za tanek list z ostrimi robovi,Δp = ζ × ½ × ρ × u², kjer je u približevalna hitrost pred ploščo, ρ je gostota tekočine inζ = [0.707√(1−f) + (1−f)]² ÷ f², pri čemer je f odprto območje kot ulomek. Rezultat je prva ocena, veljavna pri visokem Reynoldsovem številu; glejte spodnje omejitve.

Vsaka luknja deluje kot majhna odprtina. Tok se stisne v luknje, pospeši do u ÷ f, nato se spet razširi na oddaljeni strani in pri tem se izgubi energija. Manjša odprta površina pomeni hitrejši pretok v luknjah in veliko večjo izgubo. Zgornja formula je rezultat tanke plošče, ki ga je sestavil Idelchik in se pogosto uporablja v inženirskih priročnikih.

Korak za korakom

1. Izračunajte delež odprte površine f iz formul v prvem razdelku (35 % odprte površine pomeni f=0.35).
2. Poiščite približno hitrost u=stopnja pretoka ÷ površina plošče.
3. Izračunajte ζ z zgornjo formulo ali jo preberite iz spodnje tabele.
4. Izračunajte Δp=ζ × ½ × ρ × u². Z ρ v kg/m³ in u v m/s je Δp izražen v paskalih.

Primer dela: 5 @ 8 mm, zamaknjeno za 60 stopinj

Odprto območje je 35,4 %, torej f=0.354 in ζ=11.7. zazrak pri 2 m/s, Δp = 11.7 × 0.5 × 1.2 × 2² = 28 Pa, s hitrostjo vrtanja 5,6 m/s. Zavoda pri 0,5 m/s, Δp = 11.7 × 0.5 × 998 × 0.5² = 1.46 kPa, s hitrostjo luknje 1,4 m/s.

Kaj vam povedo številke

• Prevladuje odprto območje.Rezanje odprtega območja s 40 % na 20 % dvigne ζ z 8,2 na 51,3, približno6-kratpadec tlaka pri istem pretoku.
• Hitrost je na kvadrat.Podvojitev pretoka pomnoži padec tlaka za štiri.
• Zamašitev še povečuje težavo.Če ostanki blokirajo polovico lukenj, se odprto območje prepolovi in ​​padec tlaka se poveča za podobno velik faktor. Zato so filtrirne in cedilne plošče dimenzionirane z veliko odprto površino.

Meje formule

Formula za tanko ploščo je meja visokega Reynoldsovega števila. V delujočem primeru so luknjičasta Reynoldsova števila le okoli 1.900 za zrak in 7.000 za vodo (ob predpostavki kinematične viskoznosti 1,5 × 10⁻⁵ in 1,0 × 10⁻⁶ m²/s). To je pod obsegom, kjer se koeficient izgube ustavi glede na Reynoldsovo število, zato te rezultate obravnavajte kot oceno in uporabite Idelchikove grafikone, odvisne od Reynoldsa, ali testne podatke, ko je odgovor pomemben.

Prave nerjavne plošče so tudi debelejše od razmerja premera 0,015, ki ga predvideva formula. Sekundarni povzetek objavljenih poskusov na ploščah s trikotnim naklonom poroča, da se izguba tlaka zmanjša, ko se debelina dvigne proti približno 1,5 premera luknje, nato pa se umiri. Pri tipičnih listih so številke na tankih ploščah zato ponavadi na visoki strani. Prvotnih eksperimentalnih podatkov nismo mogli neposredno potrditi, zato to uporabite kot trend in ne kot korekcijski faktor.

Ali oblika in vzorec luknje spremenita padec tlaka?

Večinoma skozi odprt prostor. Vzorec in oblika sta pomembna, ker določata, koliko odprte površine zagotavlja določena velikost in korak luknje. Objavljeni podatki Idelchik zajemajo krožne luknje; za kvadrate in reže inženirji običajno delajo z enakovrednim hidravličnim premerom in potrdijo s preskusom ali CFD.

Hidravlični premer je d_h=4 × odprto območje ÷ namočen obod. Za okroglo luknjo je enak premeru. Za kvadrat je enak dolžini stranice. Za režo z okroglim koncem je večja od širine reže, kot kaže tabela.

Ali razred nerjavečega jekla vpliva na odprto površino ali padec tlaka?

Ne. Odprto območje in padec tlaka sta odvisna od geometrije in tekočine, ne od zlitine. Stopnja je pomembna, ker določa življenjsko dobo in trdnost proti koroziji, trdnost pa vpliva na debelino plošče.

Podrobnosti izdelave so pomembnejše, kot večina kupcev pričakuje. Luknja, ki je 0,1 mm večja od 3 mm luknje, dvigne odprto površino za približno 6,8 % ((3,1 ÷ 3)²=1.068), kar zmanjša padec tlaka za približno 12 %, če približate ζ sorazmerno z 1 ÷ f² (ocena EETA). Zato toleranca lukenj sodi na risbo. Pomembni so tudi smer rezov, ravnost in končna obdelava površine. Gladki, elektropolirani robovi so odporni proti umazaniji, meje ravnosti za osnovno ploščo pa so obravnavane v našem članku o tolerancah ASTM A240.

Kako določite perforirano ploščo, da se naročilo ujema z vašim izračunom?

Navedite velikost luknje, korak in način merjenja, kot vzorca, debelino, stopnjo in specifikacijo, robove in tolerance. Vsak manjkajoči element je možnost, da se dostavljeni list razlikuje od vašega izračuna.

Kateri standardi veljajo za perforirano pločevino iz nerjavečega jekla?

Noben standard ne pokriva nerjavečega perforiranega lista od konca do konca. Geometrija lukenj in korakov je običajno vzeta iz serije ISO 7805, osnovna kovina pa iz ASTM A240 in A480.

Viri: vnosi v kataloge ISO 7805-1, ISO 7805-2 in ISO 10630 (ISO, CCN/SCC, SFS). Dokumenti ISO se nanašajo na nizkoogljično jeklo; pri naročilih iz nerjavečega jekla se kupci običajno sklicujejo na geometrijo ISO in navajajo ASTM za osnovno kovino. Potrdite pristop pri svojem proizvajalcu.

Pogosto zastavljena vprašanja

V: Kakšna je tipična odprta površina za perforirano pločevino iz nerjavečega jekla?

A: Večina standardnih vzorcev je med približno 20 % in 65 % odprte površine. ISO 7805-1 predpisuje razmerja med naklonom in luknjo, ki dajejo nazivne odprte površine od približno 23 % do 64 % za ploščo debeline 3 mm in več. Če greste višje, so med luknjami zelo ozki mostovi, zato trpita moč in ravnost.

V: Kaj pomeni koda, kot je "5 @ 8"?

A: Običajno pomeni luknje 5 mm na središčih 8 mm. S 60-stopinjskim zamaknjenim vzorcem to daje 35,4 % odprte površine; pri 90-stopinjskem ravnem vzorcu daje 30,7 %. Vedno potrdite vzorec in kako dobavitelj meri višino.

V: Ali lahko perforirana plošča doseže 90 % odprte površine?

A: Ne. Teoretična zgornja meja za okrogle luknje v 60-stopinjskem zamaknjenem vzorcu je 90,69 %, dosežena le, ko se luknji dotikata (premer luknje je enak koraku). Na tej točki ni več nobene kovine, ki bi oblikovala ploščo, zato pravi izdelki ostanejo daleč pod njo.

V: Ali debelejša pločevina zmanjša padec tlaka?

A: Pogosto ja, do neke mere. Formula za tanko ploščo v tem članku predpostavlja zelo tanko ploščo. Objavljeni poskusi na ploščah s trikotnim korakom poročajo, da se izguba zmanjša, ko se debelina dvigne proti približno 1,5-kratnemu premeru luknje, nato pa se izravna. Pri debelih pločevinah in majhnih luknjah postane trenje v stenah pomembno. Uporabite testne podatke za kritične načrte.

V: Ali je padec tlaka drugačen za perforirano ploščo 304 in 316L?

A: Ne. Padec tlaka je odvisen od geometrije (odprto območje, velikost luknje, debelina) in tekočine (gostota, hitrost, viskoznost). Razred spremeni odpornost proti koroziji in trdnost, kar lahko spremeni debelino, ki jo izberete, debelina pa vpliva na padec tlaka.

V: Kako pretvorim približno hitrost v hitrost luknje?

A: Hitrost približevanja delite z deležem odprte površine. Na primer, 2 m/s pri približevanju plošči s 35 % odprte površine postane približno 5,7 m/s znotraj lukenj. Padec tlaka poganja ta večja hitrost vrtine.