Roostevabast terasest perforeeritud leht: avatud ala arvutamine, avamuster ja rõhulangus

Avatud ala (%)= augu pindala ÷ korduva mustri pindala × 100. Ümarate aukude puhul:90.69 × (d ÷ p)²60 kraadi astmelise mustri jaoks,78.54 × (d ÷ p)²90-kraadise sirge mustri jaoks (d=augu läbimõõt, p=tsentrist keskpunkti).

Parim muster:60-kraadine nihestus annab umbes 15% rohkem avatud ala kui 90-kraadine sirge sama augu suuruse ja sammuga ning hoiab laiemaid metallsildu samal avatud alal.

Rõhu langus:õhukese lehe puhul Δp=ζ × ½ρu², kus ζ=[0,707√(1−f) + (1−f)]² ÷ f² ja f on avatud ala murdarvuna. Lahtise ala lõikamine 40%-lt 20%-le korrutab rõhulanguse ligikaudu 6-ga.

Tugevus:avatum ala tähendab vähem metalli aukude vahel. 40% avatud pindalaga leht säilitab kitsaima joonega ainult umbes kolmandiku oma tahke lehe tugevusest.

Hinne:304, 316L või 2205 ei muuda avatud ala ega rõhulangust. See muudab korrosiooni eluiga ja tugevust ning seega ka kasutatavat lehe paksust.

Perforeeritud leht näeb välja lihtne: tasane plaat täis auke. Kuid kolm numbrit otsustavad, kas see töötab filtris, ekraanis, voolujaoturis või kaitses: avatud ala, augu muster ja rõhulangus sellel. Need on seotud. Muster määrab avatud ala, avatud ala määrab rõhulanguse ja iga lisaauk võtab tugevuse ära.

Selles juhendis selgitatakse iga linki lihtsas keeles, antakse valemid ja esitatakse näited, mida saate kalkulaatoriga reprodutseerida. Kui arv pärineb meie enda arvutusest, mitte avaldatud tabelist, siis me ütleme nii.

Mis on roostevabast terasest perforeeritud lehe avatud ala ja kuidas seda arvutada?

Avatud ala on protsent lehe pinnast, mis on auk. Jagage ühe augu pindala seda sisaldava korduva lahtri pindalaga ja korrutage seejärel 100-ga. Ümarate aukude puhul, mis on 60-kraadise astmelise mustriga, on otsetee90.69 × (d ÷ p)².

Mõelge lehest kui plaaditud põrandast. Igal plaadil on üks auk (või kindel arv auke). Avatud ala näitab, kui palju igast plaadist on tühi. Kuna plaat määratakse sammu järgi, on vaja ainult kolme sisendit: ava suurus, samm ja muster. Kasutage d ja p jaoks samu ühikuid, näiteks millimeetrit.

Konstant 90,69 tuleneb kolmnurkse ruudustiku geomeetriast, mis on kõige tihedam viis ümarate aukude pakkimiseks. See on ka ülempiir: see saavutatakse ainult siis, kui augud puutuvad kokku (d=p), mis ei jätaks lehe moodustamiseks metalli. Sirged read raiskavad aukude vahelisi nurki, mistõttu konstant langeb 78,54-ni.

Töötatud näited

• Näide A.3 mm augud, 5 mm samm, 60 kraadi nihutatud. d ÷ p=0.6 ja 0,6²=0.36. Avatud ala=90.69 × 0.36 =32.7%. Samad sirge mustri augud annavad 78,54 × 0.36=28.3%.
• Näide B.6 mm augud, 9 mm samm (kirjutatud "6 @ 9"), 60 kraadi nihutatud. d ÷ p=0.667 ja 0,667²=0.444. Avatud ala=90.69 × 0.444 =40.3%.

Kolm levinud viga

• Vale mustrivalemi kasutamine.90,69 rakendamine sirgele mustrile suurendab avatud ala umbes 15% võrra.
• Kõrguse määratluste segamine.Tarnijad erinevad selle poolest, kas sammu mõõdetakse piki rida või ridade vahel ning 45-kraadised mustrid on määratletud rohkem kui ühel viisil. Kinnitage definitsioon joonisel.
• Veerise ignoreerimine.Valemid annavad perforeeritud välja avatud ala. Põldu ümbritsevad kindlad äärised vähendavad kogu lehe avatud ala.

Millise augumustri peaksite valima: 60 kraadi astmeliselt, 90 kraadi sirgelt või 45 kraadi astmeliselt?

Vali60 kraadi nihutatudvälja arvatud juhul, kui vajate auke sirgetes ridades. See annab ümarate aukude jaoks suurima avatud ala, jätab samale avatud alale laiemad sillad ja on enamiku perforaatorite standardmuster.

Sama augu läbimõõdu ja sammuga annab 60-kraadine muster 90,69 ÷ 78.54=1.155 korda 90-kraadise sirge mustri avatud ala, mis on15,5% rohkem. Võib ka teistpidi vaadata. Et tabada sama avatud ala sama auguga, võib 60-kraadine muster kasutada umbes 7,5% suuremat sammu, nii et aukudevaheline metall on laiem.

Siin on konkreetne juhtum. 5 mm auk 8 mm sammuga 60 kraadi mustris annab 35,4% avatud ala 3,0 mm sildadega. Selleks, et sirge mustriga vastaks 35,4%, peab samm kahanema umbes 7,4 mm-ni, jättes sildadeks vaid umbes 2,4 mm. See on ligikaudu 20% vähem metalli aukude vahel sama voolupiirkonna jaoks.

Kui palju perforeeritud leht tugevust kaotab, kui avatud ala suureneb?

Rohkem, kui avatud ala number viitab. Koormust kannab kõige kitsam aukudevaheline metalliriba ja selle osa tahkest lehest on ligikaudu(p − d) ÷ p, mida nimetatakse sidemete efektiivsuseks. 40% avatud alal on see osa vaid umbes 33%.

Avatud ala ja jõutõmme vastassuundades. Kui tõstate avatud ala, valides suurema augu või väiksema sammu, muutuvad aukudevahelised sillad õhemaks. Kuna sillad kannavad koormust, langeb jõud kiiresti. Tabel näitab, kui kiiresti.

Viimane rida näitab kompromissi. 63% avatud alaga leht asub 23% kuni 64% riba ülaosas, mille ISO 7805-1 näeb ette 3 mm ja paksema plaadi jaoks, kuid see säilitab kõige kitsamas osas vaid umbes kuuendiku oma tugevusest.

Valmistajad kasutavad lihtsaid rusikareegleid, et hoida lehed augustatavad ja tasased. Paljud jätavad silla vähemalt sama laiaks kui lehe paksus ja paljud jätavad ava läbimõõdu vähemalt võrdseks süsinikterase paksusega ja umbes 1,5-kordse paksusega või rohkem roostevaba terase puhul. Roostevaba teras kõveneb ja on sitkem kui süsinikteras, nii et löögid kuluvad kiiremini ja paksu lehe väikseid auke on raskem teha. Need on tootja juhised, mitte avaldatud standardid ja piirangud on kaupluste lõikes erinevad. Kinnitage oma tarnijaga.

Kuidas arvutada rõhulangus perforeeritud lehel?

Õhukese terava servaga lehe jaoksΔp = ζ × ½ × ρ × u², kus u on lähenemiskiirus lehest ülesvoolu, ρ on vedeliku tihedus jaζ = [0.707√(1−f) + (1−f)]² ÷ f², kus f avatud ala on murdosa. Tulemuseks on esimene hinnang, mis kehtib kõrge Reynoldsi arvu korral; vaata allpool olevaid piire.

Iga auk toimib väikese avana. Voog pressib aukudesse, kiirendab u ÷ f-ni, seejärel paisub kaugemal jälle ja energia kaob protsessis. Väiksem avatud ala tähendab kiiremat voolu aukudes ja palju suuremat kadu. Ülaltoodud valem on õhukese plaadi tulemus, mille on koostanud Idelchik ja mida kasutatakse laialdaselt insenerikäsiraamatutes.

Samm-sammult

1. Arvutage esimese jaotise valemite põhjal avatud ala murd f (35% avatud pindala tähendab f=0.35).
2. Leidke lähenemiskiirus u=voolukiirus ÷ lehe pinna pindala.
3. Arvutage ζ ülaltoodud valemiga või lugege see allolevast tabelist.
4. Arvutage Δp=ζ × ½ × ρ × u². Kui ρ on kg/m³ ja u on m/s, on Δp paskalites.

Töötatud näide: 5 @ 8 mm, 60 kraadi nihutatud

Avatud pindala on 35,4%, seega f=0.354 ja ζ=11.7. Forõhk kiirusega 2 m/s, Δp = 11.7 × 0.5 × 1.2 × 2² = 28 Pa, augu kiirusega 5,6 m/s. Sestvesi 0,5 m/s, Δp = 11.7 × 0.5 × 998 × 0.5² = 1.46 kPa, mille ava kiirus on 1,4 m/s.

Mida numbrid sulle räägivad

• Avatud ala domineerib.Lahtise ala lõikamine 40%-lt 20%-le tõstab ζ 8,2-lt 51,3-le, umbes6 kordarõhu langus samal voolul.
• Kiirus on ruudus.Voolu kahekordistamine korrutab rõhulanguse neljaga.
• Ummistumine suurendab probleemi.Kui praht blokeerib pooled augud, väheneb avatud ala poole võrra ja rõhulangus tõuseb sama suure teguri võrra. Seetõttu on filtri ja kurna lehtedel suur avatud ala.

Valemi piirangud

Õhukese plaadi valem on kõrge Reynoldsi arvu piirang. Töödeldud näites on augu Reynoldsi numbrid õhu puhul ainult umbes 1900 ja vee puhul 7000 (eeldades kinemaatilise viskoossuse 1,5 × 10-⁵ ja 1,0 × 10-6 m²/s). See on allpool vahemikku, kus kadude koefitsient peatub sõltuvalt Reynoldsi numbrist, nii et käsitlege neid tulemusi hinnanguna ja kasutage Idelchiki Reynoldsist sõltuvaid diagramme või testandmeid, kui vastus on oluline.

Tõelised roostevabad lehed on ka paksemad kui valem eeldab läbimõõdu suhet 0,015. Kolmnurkse sammuga plaatidega tehtud katsete teisese kokkuvõtte kohaselt väheneb rõhukadu, kui paksus tõuseb umbes 1,5 ava läbimõõduni, seejärel tasandub. Tüüpiliste lehtede puhul kipuvad õhukese plaadi numbrid olema kõrgel küljel. Me ei saanud esialgseid katseandmeid otse kinnitada, seega kasutage seda trendina, mitte parandustegurina.

Kas augu kuju ja muster muudavad rõhulangust?

Enamasti läbi avatud ala. Muster ja kuju on olulised, sest need määravad, kui palju avatud ala antud augu suurus ja samm annab. Avaldatud Idelchiki andmed hõlmavad ringikujulisi auke; ruutude ja pilude puhul töötavad insenerid tavaliselt samaväärse hüdraulilise läbimõõduga ja kinnitavad testi või CFD-ga.

Hüdrauliline läbimõõt on d_h=4 × avatud ala ÷ märja ümbermõõt. Ümmarguse augu puhul võrdub see läbimõõduga. Ruudu puhul võrdub see külje pikkusega. Ümmarguse otsaga pilu puhul on see suurem kui pilu laius, nagu tabelis näidatud.

Kas roostevaba teras mõjutab avatud ala või rõhulangust?

Ei. Avatud ala ja rõhulang sõltuvad geomeetriast ja vedelikust, mitte sulamist. Klass on oluline, kuna see määrab korrosioonikindluse ja tugevuse ning tugevus mõjutab lehe paksust.

Valmistamisdetailid on olulisemad, kui enamik ostjaid eeldab. 3 mm avale tehtud 0,1 mm suurem auk tõstab avatud ala umbes 6,8% ((3,1 ÷ 3)²=1.068), mis vähendab rõhulangust ligikaudu 12%, kui lähendada ζ proportsionaalseks 1 ÷ f²-ga (EETA hinnang). Seetõttu kuulub aukude tolerants joonisele. Samuti on oluline koore suund, tasasus ja pinnaviimistlus. Siledad, elektropoleeritud servad on määrdumiskindlad ja alusplaadi tasasuse piiranguid käsitletakse meie artiklis ASTM A240 tolerantside kohta.

Kuidas määrata perforeeritud leht, et tellimus vastaks teie arvutustele?

Märkige ava suurus, samm ja selle mõõtmise viis, mustri nurk, paksus, aste ja spetsifikatsioon, veerised ja tolerantsid. Iga puuduva üksuse puhul on võimalus, et tarnitud leht erineb teie arvutusest.

Millised standardid kehtivad perforeeritud roostevabast terasest lehtedele?

Ükski standard ei hõlma roostevaba perforeeritud lehte otsast lõpuni. Aukude ja sammude geomeetria on tavaliselt võetud ISO 7805 seeriast ning mitteväärismetall ASTM A240 ja A480 järgi.

Allikad: ISO 7805-1, ISO 7805-2 ja ISO 10630 kataloogikirjed (ISO, CCN/SCC, SFS). ISO dokumendid kehtivad madala süsinikusisaldusega terasele; roostevaba terase tellimuste puhul viitavad ostjad tavaliselt ISO geomeetriale ja tsiteerivad mitteväärismetalli puhul ASTM-i. Kinnitage lähenemine oma tootjaga.

Korduma kippuvad küsimused

K: Mis on roostevabast terasest perforeeritud lehe tüüpiline avatud ala?

A: Enamik standardmustreid jääb umbes 20% ja 65% vahele. ISO 7805-1 näeb ette sammu ja augu suhted, mis annavad 3 mm paksuse ja suurema plaadi nominaalseks avatud alaks ligikaudu 23% kuni 64%. Kõrgemale minnes jäävad aukude vahele väga kitsad sillad, mistõttu kannatavad tugevus ja tasasus.

K: Mida tähendab selline kood nagu "5 @ 8"?

A: Tavaliselt tähendab see 5 mm auke 8 mm keskpunktides. 60-kraadise astmelise mustriga annab see 35,4% avatud ala; 90 kraadise sirge mustriga annab 30,7%. Kinnitage alati mustrit ja seda, kuidas tarnija kõrgust mõõdab.

K: Kas perforeeritud leht ulatub 90% avatud alani?

A: Ei. 60-kraadise astmelise mustriga ümarate aukude teoreetiline lagi on 90,69%, mis saavutatakse ainult siis, kui augud puutuvad kokku (augu läbimõõt võrdub sammuga). Sel hetkel ei jää lehte moodustama metalli, nii et päristooted jäävad sellest palju allapoole.

K: Kas paksem leht vähendab rõhulangust?

A: Tihti jah, teatud piirini. Selle artikli õhukese plaadi valem eeldab väga õhukest lehte. Avaldatud katsed kolmnurkse sammuga plaatidega näitavad, et kadu väheneb, kui paksus tõuseb umbes 1,5-kordse ava läbimõõdu suunas, seejärel ühtlustub. Paksu lehe ja väikeste aukude puhul hakkab seina hõõrdumine olema oluline. Kasutage kriitiliste disainilahenduste jaoks katseandmeid.

K: Kas 304 ja 316L perforeeritud lehe rõhukadu on erinev?

A: Ei. Rõhulangus sõltub geomeetriast (avatud ala, augu suurus, paksus) ja vedelikust (tihedus, kiirus, viskoossus). Klass muudab korrosioonikindlust ja tugevust, mis võib muuta teie valitud paksust, ja paksus mõjutab rõhulangust.

K: Kuidas teisendada lähenemiskiirust augu kiiruseks?

A: Jagage lähenemiskiirus avatud ala murdosaga. Näiteks 2 m/s lähenedes 35% avatud alaga lehele muutub aukude sees umbes 5,7 m/s. Rõhu langus on tingitud sellest suuremast ava kiirusest.