Nerūdijančio plieno perforuotas lakštas: atviro ploto skaičiavimas, skylės raštas ir slėgio kritimas

Atviras plotas (%)= skylės plotas ÷ pasikartojančio rašto plotas × 100. Apvalioms skylėms:90.69 × (d ÷ p)²60 laipsnių paskirstytam modeliui,78.54 × (d ÷ p)²90 laipsnių tiesiam modeliui (d=skylės skersmuo, p=nuo centro iki centro).

Geriausias modelis:60 laipsnių paskirstymas suteikia apie 15% daugiau atviros erdvės nei 90 laipsnių tiesiai, esant tokio pat dydžio skylėms ir žingsniui, ir išlaiko platesnius metalinius tiltelius toje pačioje atviroje vietoje.

Slėgio kritimas:plonam lakštui, Δp=ζ × ½ρu², kur ζ=[0,707√(1−f) + (1−f)]² ÷ f² ir f yra atvira sritis trupmena. Pjaunant atvirą plotą nuo 40% iki 20%, slėgio kritimas padauginamas maždaug 6.

Stiprumas:atviresnis plotas reiškia mažiau metalo tarp skylių. Lakštas su 40 % atviro ploto išlaiko tik maždaug trečdalį kieto lakšto stiprumo per siauriausią liniją.

Įvertinimas:304, 316L arba 2205 nekeičia atviro ploto ar slėgio kritimo. Tai keičia korozijos trukmę ir stiprumą, taigi ir lakšto storį, kurį galite naudoti.

Perforuotas lapas atrodo paprastas: plokščia plokštelė, pilna skylių. Tačiau trys skaičiai nusprendžia, ar jis veikia filtre, ekrane, srauto skirstytuve ar apsaugai: atvira sritis, skylės modelis ir slėgio kritimas joje. Jie yra susieti. Raštas nustato atvirą plotą, atvirą plotą nustato slėgio kritimą, o kiekviena papildoma skylė atima jėgą.

Šiame vadove kiekviena nuoroda paaiškinama paprasta kalba, pateikiamos formulės ir pateikiami pavyzdžiai, kuriuos galite atkurti naudodami skaičiuotuvą. Kai skaičius gaunamas iš mūsų pačių skaičiavimų, o ne iš paskelbtos lentelės, mes taip sakome.

Kas yra atviras plotas nerūdijančio plieno perforuotame lakšte ir kaip jį apskaičiuoti?

Atviras plotas yra lapo paviršiaus dalis, kurioje yra skylė. Padalinkite vienos skylės plotą iš pasikartojančio langelio, kuriame ji yra, ploto, tada padauginkite iš 100. Apvalioms skylėms, išdėstytoms 60 laipsnių kampu, spartusis klavišas yra90.69 × (d ÷ p)².

Pagalvokite apie lakštą kaip apie plytelėmis išklotas grindis. Kiekvienoje plytelėje yra viena skylė (arba fiksuotas skaičius skylių). Atviras plotas rodo, kiek kiekvienos plytelės yra tuščia. Kadangi plytelė nustatoma pagal žingsnį, reikia tik trijų įvesčių: skylės dydžio, žingsnio ir rašto. Naudokite tuos pačius d ir p vienetus, pvz., milimetrus.

Konstanta 90,69 gaunama iš trikampio tinklelio geometrijos, kuri yra tankiausias būdas užpildyti apvalias skylutes. Tai taip pat yra viršutinė riba: ji pasiekiama tik tada, kai skylės liečiasi (d=p), o tai neliktų metalo, kuris sudarytų lakštą. Tiesios eilutės eikvoja kampus tarp skylių, todėl pastovus rodiklis sumažėja iki 78,54.

Veikti pavyzdžiai

• A pavyzdys.3 mm skylės, 5 mm žingsnis, 60 laipsnių kampu. d ÷ p=0.6 ir 0,6²=0.36. Atvira sritis=90.69 × 0.36 =32.7%. Tos pačios skylės tiesiame rašte suteikia 78,54 × 0.36=28.3%.
• B pavyzdys.6 mm skylės, 9 mm žingsnis (parašyta "6 @ 9"), 60 laipsnių kampu. d ÷ p=0.667 ir 0,667²=0.444. Atvira sritis=90.69 × 0.444 =40.3%.

Trys dažnos klaidos

• Naudojant netinkamą modelio formulę.Taikant 90,69 tiesiam modeliui, atvira sritis pervertinama maždaug 15%.
• Tono apibrėžimų maišymas.Tiekėjai skiriasi tuo, ar žingsnis matuojamas išilgai eilutės, ar tarp eilučių, o 45 laipsnių modeliai apibrėžiami daugiau nei vienu būdu. Patvirtinkite apibrėžimą brėžinyje.
• Kraštų nepaisymas.Formulės pateikia atvirą perforuoto lauko plotą. Vientisos kraštinės aplink lauką sumažina atvirą viso lapo plotą.

Kurį skylių šabloną turėtumėte pasirinkti: 60 laipsnių kampu, 90 laipsnių tiesiu ar 45 laipsnių kampu?

Pasirinkite60 laipsnių kampunebent jums reikia skylių tiesiose eilėse. Tai suteikia didžiausią atvirą plotą apvalioms skylėms, palieka platesnius tiltelius toje pačioje atviroje vietoje ir yra standartinis modelis daugeliui perforatorių.

Esant tokiam pačiam skylės skersmeniui ir žingsniui, 60 laipsnių raštas sudaro 90,69 ÷ 78.54=1.155 atvirą plotą 90 laipsnių tiesiam modeliui, kuris yra15,5% daugiau. Galite pažvelgti ir iš kitos pusės. Norint pasiekti tą patį atvirą plotą su tokio paties dydžio skylėmis, 60 laipsnių raštas gali naudoti maždaug 7,5 % didesnį žingsnį, todėl metalas tarp skylių yra platesnis.

Čia yra konkretus atvejis. 5 mm skylė 8 mm žingsniu 60 laipsnių kampu suteikia 35,4 % atviro ploto su 3,0 mm tilteliais. Kad tiesiame rašte atitiktų 35,4 %, žingsnis turi susitraukti iki maždaug 7,4 mm, paliekant tik apie 2,4 mm tiltelius. Tai yra maždaug 20% ​​mažiau metalo tarp skylių toje pačioje srauto srityje.

Kiek stiprumo perforuotas lapas praranda, kai padidėja atviras plotas?

Daugiau nei rodo atviros zonos skaičius. Siauriausia metalo juostelė tarp skylių neša apkrovą, o jos dalis kietame lakšte yra apytiksliai(p − d) ÷ p, vadinamas raiščių efektyvumu. Esant 40 % atviro ploto, ši dalis sudaro tik apie 33 %.

Atviras plotas ir jėgos traukimas priešingomis kryptimis. Kai pakeliate atvirą plotą pasirinkdami didesnę skylę arba mažesnį žingsnį, tilteliai tarp skylių tampa plonesni. Kadangi tiltai neša apkrovą, jėgos greitai krenta. Lentelėje parodyta, kaip greitai.

Paskutinėje eilutėje rodomas kompromisas. Lapas su 63 % atviro ploto yra šalia 23 %–64 % juostos, kurią ISO 7805-1 reikalauja 3 mm ir storesnėms plokštėms, viršaus, tačiau siauriausioje atkarpoje jis išlaiko tik maždaug šeštadalį savo stiprumo.

Gamintojai taiko paprastas nykščio taisykles, kad lakštai būtų perforuojami ir plokšti. Daugelis išlaiko tilto pločio bent jau lakšto storį, o daugelio angos skersmuo yra bent jau lygus anglies plieno storiui ir maždaug 1,5 karto ar didesnis nerūdijančio plieno storis. Nerūdijantis plienas kietėja ir yra kietesnis nei anglinis plienas, todėl perforatoriai greičiau susidėvi, o storame lakšte sunkiau padaryti mažas skylutes. Tai yra gamintojo gairės, neskelbti standartai, o apribojimai skiriasi priklausomai nuo parduotuvės. Patvirtinkite su savo tiekėju.

Kaip apskaičiuoti slėgio kritimą perforuotame lakšte?

Jei norite plono, aštrių kraštų lakšto,Δp = ζ × ½ × ρ × u², kur u yra artėjimo greitis prieš lakštą, ρ yra skysčio tankis irζ = [0.707√(1−f) + (1−f)]² ÷ f², kai f atviroji sritis yra trupmena. Rezultatas yra pirmasis įvertinimas, galiojantis esant dideliam Reinoldso skaičiui; žiūrėkite žemiau esančias ribas.

Kiekviena skylė veikia kaip maža anga. Srautas įsispaudžia į skylutes, pagreitėja iki u ÷ f, tada vėl plečiasi į tolimąją pusę, o energija prarandama. Mažesnis atviras plotas reiškia greitesnį srautą skylėse ir daug didesnį nuostolį. Aukščiau pateikta formulė yra plonos plokštelės rezultatas, kurį parengė Idelchik ir plačiai naudojamas inžinerijos vadovuose.

Žingsnis po žingsnio

1. Apskaičiuokite atvirojo ploto trupmeną f pagal formules pirmoje dalyje (35% atviro ploto reiškia f=0.35).
2. Raskite artėjimo greitį u=srauto greitis ÷ lapo paviršiaus plotas.
3. Apskaičiuokite ζ pagal aukščiau pateiktą formulę arba perskaitykite ją iš toliau pateiktos lentelės.
4. Apskaičiuokite Δp=ζ × ½ × ρ × u². Kai ρ yra kg/m³ ir u m/s, Δp yra paskaliais.

Veiktas pavyzdys: 5 @ 8 mm, 60 laipsnių kampu

Atviras plotas yra 35,4%, taigi f=0.354 ir ζ=11.7. Fororas 2 m/s greičiu, Δp = 11.7 × 0.5 × 1.2 × 2² = 28 Pa, kurio skylės greitis 5,6 m/s. Užvanduo 0,5 m/s greičiu, Δp = 11.7 × 0.5 × 998 × 0.5² = 1.46 kPa, kurio skylės greitis yra 1,4 m/s.

Ką tau sako skaičiai

• Dominuoja atvira zona.Pjaunant atvirą plotą nuo 40% iki 20%, ζ padidėja nuo 8,2 iki 51,3, apie6 kartusslėgio kritimas tuo pačiu srautu.
• Greitis yra kvadratas.Padvigubėjus srautui slėgio kritimas padauginamas iš keturių.
• Užsikimšimas padidina problemą.Jei šiukšlės užblokuoja pusę skylių, atvira sritis sumažėja perpus ir slėgio kritimas padidėja panašiu dideliu koeficientu. Štai kodėl filtrų ir koštuvų lakštų dydis yra didelis, atviras plotas.

Formulės ribos

Plonos plokštelės formulė yra didelė Reinoldso skaičiaus riba. Atliktame pavyzdyje skylės Reinoldso skaičiai yra tik apie 1900 orui ir 7000 vandeniui (darant prielaidą, kad kinematinės klampos yra 1,5 × 10⁻⁵ ir 1,0 × 10⁻⁶ m²/s). Tai yra žemiau diapazono, kuriame nuostolių koeficientas sustoja priklausomai nuo Reinoldso skaičiaus, todėl vertinkite šiuos rezultatus kaip įvertį ir naudokite Idelčiko Reinoldso diagramas arba testo duomenis, kai atsakymas yra svarbus.

Tikri nerūdijančio plieno lakštai taip pat yra storesni nei formulėje numatytas skersmens santykis 0,015. Antrinėje paskelbtų eksperimentų su trikampio žingsnio plokštėmis santrauka praneša, kad slėgio nuostoliai mažėja, kai storis pakyla iki maždaug 1,5 skylės skersmens, tada išsilygina. Todėl įprastų lakštų plonų plokštelių numeriai dažniausiai būna viršutinėje pusėje. Negalėjome tiesiogiai patvirtinti pradinių eksperimentinių duomenų, todėl naudokite tai kaip tendenciją, o ne pataisos koeficientą.

Ar skylės forma ir raštas keičia slėgio kritimą?

Dažniausiai per atvirą plotą. Raštas ir forma yra svarbūs, nes jie nustato, kiek atviro ploto duos tam tikras skylės dydis ir žingsnis. Paskelbti Idelchik duomenys apima apskritas skyles; kvadratų ir plyšių atveju inžinieriai paprastai dirba su lygiaverčiu hidrauliniu skersmeniu ir patvirtina bandymu arba CFD.

Hidraulinis skersmuo yra d_h=4 × atvira sritis ÷ sudrėkintas perimetras. Apvalios skylės skersmuo yra lygus. Kvadratui jis lygus kraštinės ilgiui. Apvalaus galo lizdo atveju jis yra didesnis nei lizdo plotis, kaip parodyta lentelėje.

Ar nerūdijančio plieno klasė turi įtakos atviram plotui ar slėgio kritimui?

Ne. Atviras plotas ir slėgio kritimas priklauso nuo geometrijos ir skysčio, o ne nuo lydinio. Klasė yra svarbi, nes ji nustato korozijos trukmę ir stiprumą, o stiprumas turi įtakos lakšto storiui.

Gamybos detalės yra svarbesnės nei dauguma pirkėjų tikisi. 0,1 mm didesnė skylė ant 3 mm skylės padidina atvirą plotą maždaug 6,8 % ((3,1 ÷ 3)²=1.068), o tai sumažina slėgio kritimą maždaug 12 %, jei apytiksliai apskaičiuojate ζ kaip proporcingą 1 ÷ f² (EETA įvertinimas). Štai kodėl skylės tolerancija priklauso brėžinyje. Taip pat svarbu įbrėžimų kryptis, lygumas ir paviršiaus apdaila. Lygūs, elektropoliruoti kraštai atsparūs užsiteršimui, o pagrindo plokštės lygumo ribos aprašytos mūsų straipsnyje apie ASTM A240 leistinus nuokrypius.

Kaip nurodyti perforuotą lakštą, kad užsakymas atitiktų jūsų skaičiavimus?

Nurodykite skylės dydį, žingsnį ir kaip jis matuojamas, modelio kampą, storį, laipsnį ir specifikaciją, paraštes ir leistinus nuokrypius. Kiekviena trūkstama prekė gali būti, kad pristatytas lapas skirsis nuo jūsų skaičiavimo.

Kokie standartai taikomi perforuotam nerūdijančio plieno lakštui?

Nė vienas standartas neapima nerūdijančio perforuoto lakšto nuo galo iki galo. Skylės ir žingsnio geometrija paprastai paimta iš ISO 7805 serijos, o netaurieji metalai iš ASTM A240 ir A480.

Šaltiniai: ISO 7805-1, ISO 7805-2 ir ISO 10630 katalogo įrašai (ISO, CCN/SCC, SFS). ISO dokumentai taikomi mažai anglies išskiriančiam plienui; nerūdijančio plieno užsakymams pirkėjai paprastai nurodo ISO geometriją ir nurodo ASTM netauriojo metalo atveju. Patvirtinkite metodą su savo gamintoju.

Dažnai užduodami klausimai

Kl .: kokia yra tipiška atvira nerūdijančio plieno perforuoto lakšto zona?

A: Dauguma standartinių modelių sudaro apie 20% ir 65% atviro ploto. ISO 7805-1 nustato žingsnio ir skylės santykį, kuris suteikia vardinius atvirus plotus nuo 23 % iki 64 % 3 mm storio ir didesnėms plokštėms. Kylant aukščiau paliekami labai siauri tilteliai tarp skylių, todėl kenčia stiprumas ir lygumas.

Kl.: Ką reiškia toks kodas kaip „5 @ 8“?

A: Paprastai tai reiškia 5 mm skylutes 8 mm centruose. Su 60 laipsnių paskirstytu raštu tai suteikia 35,4% atviro ploto; su 90 laipsnių tiesiu modeliu jis suteikia 30,7%. Visada patvirtinkite modelį ir tai, kaip tiekėjas matuoja žingsnį.

K: Ar perforuotas lapas gali pasiekti 90% atviro ploto?

A: Ne. Teorinės lubos apvalioms skylėms 60 laipsnių kampu yra 90,69%, pasiekiamos tik tada, kai skylės liečiasi (skylės skersmuo lygus žingsniui). Tuo metu nelieka metalo, kuris sudarytų lakštą, todėl tikri gaminiai lieka toli žemiau jo.

K: Ar storesnis lapas sumažina slėgio kritimą?

A: Dažnai taip, iki tam tikro taško. Šiame straipsnyje pateikta plonos plokštės formulė daro prielaidą, kad lapas yra labai plonas. Paskelbti eksperimentai su trikampio žingsnio plokštėmis rodo, kad nuostoliai mažėja, kai storis padidėja iki maždaug 1,5 karto didesnio nei skylės skersmuo, o tada išsilygina. Dėl storo lakšto ir mažų skylių sienų trintis tampa svarbi. Naudokite bandymo duomenis kritiniams projektams.

Klausimas: Ar skiriasi slėgio kritimas 304 ir 316 l perforuoto lakšto atveju?

A: Ne. Slėgio kritimas priklauso nuo geometrijos (atviros vietos, skylės dydžio, storio) ir nuo skysčio (tankio, greičio, klampumo). Klasė keičia atsparumą korozijai ir stiprumą, todėl gali pasikeisti pasirinktas storis, o storis turi įtakos slėgio kritimui.

K: Kaip artėjimo greitį konvertuoti į skylės greitį?

A: Artėjimo greitį padalinkite iš atviros zonos dalies. Pavyzdžiui, 2 m/s artėjant prie lakšto su 35 % atviro ploto, skylių viduje tampa apie 5,7 m/s. Slėgio kritimą lemia šis didesnis skylės greitis.