Перфориран лист от неръждаема стомана: Изчисление на отворената площ, модел на отворите и спад на налягането

Отворена площ (%)= площ на отвора ÷ площ на повтарящия се шаблон × 100. За кръгли отвори:90.69 × (d ÷ p)²за 60 градусов шахматен модел,78.54 × (d ÷ p)²за прав модел от 90 градуса (d=диаметър на отвора, p=стъпка от център до център).

Най-добър модел:60 градуса шахматно дава около 15% повече отворена площ от 90 градуса права при същия размер на отвора и стъпка и поддържа по-широки метални мостове на същата отворена площ.

Пад на налягането:за тънък лист, Δp=ζ × ½ρu², където ζ=[0,707√(1−f) + (1−f)]² ÷ f² и f е отворената площ като дроб. Намаляването на отворената площ от 40% на 20% умножава спада на налягането с около 6.

Сила:повече отворена площ означава по-малко метал между дупките. Лист с 40% отворена площ запазва само около една трета от здравината си на плътен лист през най-тясната линия.

степен:304, 316L или 2205 не променя отворената площ или спада на налягането. Той променя корозионния живот и здравина и следователно дебелината на листа, който можете да използвате.

Перфорираният лист изглежда просто: плоска плоча, пълна с дупки. И все пак три числа решават дали работи във филтър, решетка, разпределител на потока или предпазител: отворената зона, моделът на отвора и спадът на налягането в него. Те са свързани. Моделът определя отворената зона, отворената зона определя спада на налягането и всяка допълнителна дупка отнема сила.

Това ръководство обяснява всяка връзка на разбираем език, дава формулите и работи чрез примери, които можете да възпроизведете с калкулатор. Когато дадено число идва от наше собствено изчисление, а не от публикувана таблица, ние го казваме.

Какво е отворена площ в перфориран лист от неръждаема стомана и как се изчислява?

Отворената площ е процентът от лицето на листа, който е с дупка. Разделете площта на една дупка на площта на повтарящата се клетка, която я съдържа, след което умножете по 100. За кръгли дупки в 60-градусов шаблон, прекият път е90.69 × (d ÷ p)².

Мислете за чаршафа като за под с плочки. Всяка плочка съдържа една дупка (или фиксиран брой дупки). Отворената площ е колко от всяка плочка е празна. Тъй като плочката се задава от стъпката, са необходими само три входа: размер на отвора, стъпка и модел. Използвайте едни и същи мерни единици за d и p, като например милиметри.

Постоянното 90,69 идва от геометрията на триъгълна мрежа, която е най-плътният начин за опаковане на кръгли отвори. Това е и горната граница: тя се достига само ако дупките се докоснат (d=p), което не би оставило метал за образуване на лист. Правите редове губят ъглите между дупките, поради което константата пада до 78,54.

Работени примери

• Пример А.3 mm дупки, 5 mm стъпка, 60 градуса шахматно. d ÷ p=0.6 и 0,6²=0.36. Отворена зона=90.69 × 0.36 =32.7%. Същите отвори в прав модел дават 78,54 × 0.36=28.3%.
• Пример Б.6 mm отвори, 9 mm стъпка (написано "6 @ 9"), 60 градуса разместени. d ÷ p=0.667 и 0,667²=0.444. Отворена площ=90.69 × 0.444 =40.3%.

Три често срещани грешки

• Използване на грешна формула за модел.Прилагането на 90.69 към прав модел надценява отворената площ с около 15%.
• Смесване на дефиниции на височина.Доставчиците се различават по въпроса дали стъпката се измерва по дължината на реда или между редовете, а моделите от 45 градуса се определят по повече от един начин. Потвърдете дефиницията на чертежа.
• Игнориране на полета.Формулите дават отворената площ на перфорираното поле. Плътните граници около полето намаляват отворената площ на целия лист.

Кой модел на отвора трябва да изберете: 60 градуса шахматно, 90 градуса прав или 45 градуса шахматно?

Изберете60 градуса шахматноосвен ако не се нуждаете от дупки в прави редове. Той дава най-високата отворена площ за кръгли отвори, оставя по-широки мостове при същата отворена площ и е стандартният модел за повечето перфоратори.

При същия диаметър и стъпка на отвора 60-градусов модел дава 90,69 ÷ 78.54=1.155 пъти отворената площ на 90-градусов прав модел, което е15,5% повече. Можете също да го погледнете от другата страна. За да удари една и съща открита площ със същия размер на отвора, моделът от 60 градуса може да използва стъпка с около 7,5% по-голяма, така че металът между отворите да е по-широк.

Ето един конкретен случай. 5 мм дупка със стъпка 8 мм в 60 градусов модел дава 35,4% отворена площ с 3,0 мм мостове. За да съответства на 35,4% в прав модел, стъпката трябва да се свие до около 7,4 mm, оставяйки мостове от само около 2,4 mm. Това е приблизително 20% по-малко метал между отворите за същата площ на потока.

Колко сила губи един перфориран лист с увеличаване на отворената площ?

Повече, отколкото предполага броят на откритите площи. Най-тясната метална лента между дупките носи товара и нейният дял от твърдия лист е приблизително(p − d) ÷ p, наречена лигаментна ефективност. При 40% открита площ този дял е само около 33%.

Отворена зона и силово дърпане в противоположни посоки. Когато повдигнете отворена площ, като изберете по-голям отвор или по-малка стъпка, мостовете между дупките стават по-тънки. Тъй като мостовете носят товара, силата пада бързо. Таблицата показва колко бързо.

Последният ред показва компромиса. Лист с 63% отворена площ се намира близо до горната част на лентата от 23% до 64%, която ISO 7805-1 предписва за плоча с дебелина 3 mm и по-голяма, но запазва само около една шеста от здравината си в най-тясната секция.

Производителите използват прости правила, за да поддържат листовете перфорирани и плоски. Много поддържат моста поне толкова широк, колкото дебелината на листа, а много поддържат диаметъра на отвора поне равен на дебелината за въглеродна стомана и около 1,5 пъти дебелината или повече за неръждаемата стомана. Неръждаемата стомана се втвърдява и е по-здрава от въглеродната стомана, така че поансоните се износват по-бързо и малките дупки в дебел лист са по-трудни за правене. Това са насоки на производителя, а не публикувани стандарти и ограниченията варират според магазина. Потвърдете с вашия доставчик.

Как се изчислява спадът на налягането върху перфориран лист?

За тънък лист с остри ръбове,Δp = ζ × ½ × ρ × u², където u е скоростта на приближаване нагоре по течението на листа, ρ е плътността на течността иζ = [0.707√(1−f) + (1−f)]² ÷ f², с f откритата площ като дроб. Резултатът е първа оценка, валидна при високо число на Рейнолдс; вижте ограниченията по-долу.

Всяка дупка действа като малък отвор. Потокът се притиска в дупките, ускорява се до u ÷ f, след което се разширява отново от другата страна и енергията се губи в процеса. По-малката открита площ означава по-бърз поток в дупките и много по-големи загуби. Формулата по-горе е резултатът от тънка плоча, събран от Idelchik и използван широко в инженерните наръчници.

Стъпка по стъпка

1. Изчислете частта на отворената площ f от формулите в първия раздел (35% отворена площ означава f=0.35).
2. Намерете скоростта на приближаване u=дебит ÷ лицевата площ на листа.
3. Изчислете ζ с горната формула или я прочетете от таблицата по-долу.
4. Изчислете Δp=ζ × ½ × ρ × u². С ρ в kg/m³ и u в m/s, Δp е в паскали.

Работен пример: 5 @ 8 mm, 60 градуса разместени

Отворената площ е 35,4%, така че f=0.354 и ζ=11.7. Forвъздух при 2 m/s, Δp = 11.7 × 0.5 × 1.2 × 2² = 28 Pa, със скорост на отвора 5,6 m/s. Завода при 0,5 m/s, Δp = 11.7 × 0.5 × 998 × 0.5² = 1.46 kPa, със скорост на отвора 1,4 m/s.

Какво ви казват числата

• Доминира откритата площ.Рязането на отворена площ от 40% до 20% повишава ζ от 8,2 до 51,3, около6 пътиспада на налягането при същия поток.
• Скоростта е на квадрат.Удвояването на потока умножава спада на налягането по четири.
• Запушването усложнява проблема.Ако отломки блокират половината дупки, отворената площ намалява наполовина и спадът на налягането се повишава с подобен голям фактор. Ето защо филтърните и филтърните листове са оразмерени с голяма отворена площ.

Граници на формулата

Формулата за тънка пластина е границата на високото число на Рейнолдс. В обработения пример числата на Рейнолдс на дупките са само около 1900 за въздух и 7000 за вода (приемайки кинематични вискозитети от 1,5 × 10⁻⁵ и 1,0 × 10⁻⁶ m²/s). Това е под диапазона, в който коефициентът на загуба спира да зависи от числото на Рейнолдс, така че третирайте тези резултати като приблизителна оценка и използвайте зависими от Рейнолдс диаграми на Иделчик или данни от тестове, когато отговорът има значение.

Истинските неръждаеми листове също са по-дебели от съотношението на диаметъра 0,015, което формулата приема. Вторично резюме на публикувани експерименти върху плочи с триъгълна стъпка съобщава, че загубата на налягане намалява, когато дебелината се повиши към около 1,5 диаметъра на отвора, след което се изравнява. Следователно за типичните листове числата на тънките пластини обикновено са по-високи. Не можахме да потвърдим директно оригиналните експериментални данни, така че използвайте това като тенденция, а не корекционен фактор.

Формата и шарката на отвора променят ли спада на налягането?

Предимно през открита площ. Моделът и формата са от значение, защото те определят колко отворена площ осигурява даден размер на отвора и стъпка. Публикуваните данни от Иделчик обхващат кръгли отвори; за квадрати и слотове инженерите обикновено работят с еквивалентен хидравличен диаметър и потвърждават чрез тест или CFD.

Хидравличният диаметър е d_h=4 × отворена площ ÷ намокрен периметър. За кръгъл отвор е равен на диаметъра. За квадрат тя е равна на дължината на страната. За слот със заоблен край той е по-голям от ширината на слота, както показва таблицата.

Степента на неръждаема стомана влияе ли върху отворената площ или спада на налягането?

Не. Отворената площ и спадът на налягането зависят от геометрията и течността, а не от сплавта. Степента е от значение, защото тя определя корозионния живот и здравина, а силата влияе колко дебел трябва да бъде листът.

Детайлите на изработката са по-важни, отколкото повечето купувачи очакват. Дупка, направена с 0,1 mm по-голяма от дупка от 3 mm, увеличава отворената площ с около 6,8% ((3,1 ÷ 3)²=1.068), което намалява спада на налягането с приблизително 12%, ако приближите ζ като пропорционално на 1 ÷ f² (оценка на EETA). Ето защо толерансът на дупката принадлежи на чертежа. Посоката на изрязване, плоскостта и покритието на повърхността също имат значение. Гладките, електрополирани ръбове са устойчиви на замърсяване, а границите на плоскост за основната плоча са разгледани в нашата статия за допустимите отклонения по ASTM A240.

Как да определите перфориран лист, така че поръчката да съответства на вашето изчисление?

Посочете размера на отвора, стъпката и начина на измерване, ъгъла на шаблона, дебелината, степента и спецификацията, границите и допустимите отклонения. Всеки липсващ артикул е шанс доставения лист да се различава от вашето изчисление.

Кои стандарти се прилагат за перфориран лист от неръждаема стомана?

Нито един стандарт не покрива неръждаемия перфориран лист от край до край. Геометрията на отвора и стъпката обикновено се взема от серията ISO 7805, а основният метал от ASTM A240 и A480.

Източници: ISO 7805-1, ISO 7805-2 и записи в каталога на ISO 10630 (ISO, CCN/SCC, SFS). Документите на ISO са обхванати от нисковъглеродна стомана; за поръчки от неръждаема стомана купувачите обикновено се позовават на геометрията на ISO и цитират ASTM за основния метал. Потвърдете подхода с вашия производител.

Често задавани въпроси

В: Каква е типичната открита площ за перфориран лист от неръждаема стомана?

A: Повечето стандартни модели попадат между около 20% и 65% отворена площ. ISO 7805-1 предписва съотношения стъпка към отвор, които дават номинални отворени площи от приблизително 23% до 64% ​​за плоча с дебелина 3 mm и повече. Преминаването по-високо оставя много тесни мостове между дупките, така че здравината и плоскостта страдат.

Въпрос: Какво означава код като "5 @ 8"?

A: Обикновено това означава 5 mm отвори на 8 mm центрове. С 60-градусов шахматен модел това дава 35,4% отворена площ; с 90 градусов прав модел дава 30,7%. Винаги потвърждавайте модела и как доставчикът измерва стъпката.

В: Може ли перфорираният лист да достигне 90% отворена площ?

A: Не. Теоретичният таван за кръгли отвори в 60-градусов шахматен модел е 90,69%, достигнат само когато отворите се докоснат (диаметърът на отвора е равен на стъпката). В този момент не остава метал, който да образува лист, така че истинските продукти остават далеч под него.

В: По-дебелият лист намалява ли спада на налягането?

A: Често да, до определен момент. Формулата за тънка плоча в тази статия предполага много тънък лист. Публикуваните експерименти върху плочи с триъгълна стъпка съобщават, че загубата намалява, когато дебелината нараства към около 1,5 пъти диаметъра на отвора, след което се изравнява. За дебел лист и малки дупки, триенето на стената започва да има значение. Използвайте тестови данни за критични проекти.

Въпрос: Различен ли е спадът на налягането за перфориран лист 304 и 316L?

A: Не. Спадът на налягането зависи от геометрията (отворена площ, размер на отвора, дебелина) и от течността (плътност, скорост, вискозитет). Степента променя устойчивостта на корозия и здравината, което може да промени избраната от вас дебелина, а дебелината влияе върху падането на налягането.

В: Как да преобразувам скоростта на приближаване в скорост на дупката?

A: Разделете скоростта на приближаване на фракцията на отворената площ. Например, 2 m/s приближаване на лист с 35% отворена площ става около 5,7 m/s вътре в дупките. Падането на налягането се задвижва от тази по-висока скорост на отвора.