Paslanmaz Çelik Delikli Sac: Açık Alan Hesaplaması, Delik Modeli ve Basınç Düşüşü

Açık alan (%)= delik alanı ÷ yinelenen desenin alanı × 100. Yuvarlak delikler için:90.69 × (d ÷ p)²60 derecelik kademeli bir desen için,78.54 × (d ÷ p)²90 derecelik düz bir model için (d=delik çapı, p=merkezden merkeze adım).

En iyi desen:60 derecelik kademeli, aynı delik boyutu ve adımında 90 derecelik düze göre yaklaşık %15 daha fazla açık alan sağlar ve daha geniş metal köprüleri aynı açık alanda tutar.

Basınç düşüşü:ince bir levha için, Δp=ζ × ½ρu², burada ζ=[0,707√(1−f) + (1−f)]² ÷ f² ve f, kesirli olarak açık alandır. Açık alanın %40'tan %20'ye kesilmesi basınç düşüşünü yaklaşık 6 kat artırır.

Kuvvet:daha fazla açık alan, delikler arasında daha az metal anlamına gelir. %40 açık alana sahip bir levha, en dar çizgi boyunca katı levha mukavemetinin yalnızca yaklaşık üçte birini korur.

Seviye:304, 316L veya 2205 açık alanı veya basınç düşüşünü değiştirmez. Korozyon ömrünü ve mukavemetini, dolayısıyla kullanabileceğiniz sac kalınlığını değiştirir.

Delikli bir levha basit görünür: deliklerle dolu düz bir levha. Ancak bir filtrede, elekte, akış dağıtıcısında veya korumada çalışıp çalışmayacağını üç rakam belirler: açık alan, delik düzeni ve bunun üzerindeki basınç düşüşü. Bağlantılıdırlar. Desen açık alanı belirler, açık alan basınç düşüşünü belirler ve her ekstra delik gücü azaltır.

Bu kılavuz her bağlantıyı sade bir dille açıklar, formüller verir ve bir hesap makinesiyle yeniden oluşturabileceğiniz örnekler üzerinden çalışır. Bir sayının yayınlanmış bir tablo yerine kendi hesaplamamızdan geldiği durumlarda bunu söyleriz.

Paslanmaz Çelik Delikli Sacda Açık Alan Nedir ve Nasıl Hesaplanır?

Açık alan, delikli sayfa yüzünün yüzdesidir. Bir deliğin alanını onu içeren yinelenen hücrenin alanına bölün ve ardından 100 ile çarpın. 60 derecelik kademeli desendeki yuvarlak delikler için kısayol şu şekildedir:90.69 × (d ÷ p)².

Sayfayı fayanslı bir zemin olarak düşünün. Her döşemede bir delik (veya sabit sayıda delik) bulunur. Açık alan, her döşemenin ne kadarının boş olduğudur. Döşeme perdeye göre ayarlandığından yalnızca üç girişe ihtiyaç vardır: delik boyutu, perde ve desen. D ve p için milimetre gibi aynı birimleri kullanın.

90,69 sabiti, yuvarlak delikleri doldurmanın en yoğun yolu olan üçgen ızgara geometrisinden gelir. Bu aynı zamanda üst sınırdır: yalnızca deliklerin (d=p) birbirine değmesi durumunda ulaşılır, bu da bir levha oluşturacak metal bırakmaz. Düz sıralar delikler arasındaki köşeleri boşa harcar, bu nedenle sabit 78,54'e düşer.

Çalışılan örnekler

• Örnek A.3 mm delikler, 5 mm aralık, 60 derece kademeli. d ÷ p=0.6 ve 0,6²=0.36. Açık alan=90.69 × 0.36 =32.7%. Düz bir desendeki aynı delikler %78,54 × 0.36=28.3 verir.
• Örnek B.6 mm delikler, 9 mm aralık ("6 @ 9" yazılı), 60 derece kademeli. d ÷ p=0.667 ve 0,667²=0.444. Açık alan=90.69 × 0.444 =40.3%.

Üç yaygın hata

• Yanlış desen formülünü kullanmak.Düz bir desene 90,69 uygulamak, açık alanı yaklaşık %15 oranında abartır.
• Perde tanımlarını karıştırmak.Tedarikçiler, eğimin sıra boyunca mı yoksa sıralar arasında mı ölçüleceği konusunda farklılık gösterir ve 45 derecelik modeller birden fazla şekilde tanımlanır. Çizimdeki tanımı onaylayın.
• Kenar boşluklarının göz ardı edilmesi.Formüller delikli alanın açık alanını verir. Alanın etrafındaki katı sınırlar tüm sayfanın açık alanını azaltır.

Hangi Delik Desenini Seçmelisiniz: 60 derece Kademeli, 90 derece Kademeli veya 45 derece Kademeli?

Seçmek60 derece kademelidüz sıralarda deliklere ihtiyacınız olmadığı sürece. Yuvarlak delikler için en yüksek açık alanı sağlar, aynı açık alanda daha geniş köprüler bırakır ve çoğu delicide standart modeldir.

Aynı delik çapında ve aralıkta, 60 derecelik bir model, 90 derecelik düz bir modelin açık alanının 90,69 ÷ 78.54=1.155 katını verir;%15,5 daha fazla. Buna diğer taraftan da bakabilirsiniz. Aynı açık alana aynı delik boyutuyla çarpmak için 60 derecelik desen yaklaşık %7,5 daha büyük bir adım kullanabilir, böylece delikler arasındaki metal daha geniş olur.

İşte somut bir durum. 60 derecelik düzende 8 mm aralıkta 5 mm'lik bir delik, 3,0 mm köprülerle %35,4 açık alan sağlar. Düz bir düzende %35,4'ü eşleştirmek için, eğimin yaklaşık 7,4 mm'ye küçültülmesi ve köprülerin yalnızca 2,4 mm civarında kalması gerekir. Bu, aynı akış alanı için delikler arasında kabaca %20 daha az metal demektir.

Delikli Sac Açık Alan Arttıkça Ne Kadar Mukavemet Kaybeder?

Açık alan sayısının önerdiğinden daha fazlası. Delikler arasındaki en dar metal şerit yükü taşır ve katı levhadaki payı kabaca(p − d) ÷ p, bağ verimliliği denir. %40 açık alanda bu pay yalnızca %33 civarındadır.

Açık alan ve kuvvet zıt yönlere çeker. Açık alanı daha büyük bir delik veya daha küçük bir adım seçerek yükselttiğinizde delikler arasındaki köprüler incelir. Köprüler yükü taşıdığı için dayanım hızla düşer. Tablo ne kadar hızlı olduğunu gösteriyor.

Son satır ise takası gösteriyor. %63 açık alana sahip bir levha, ISO 7805-1'in 3 mm ve daha kalın levhalar için öngördüğü %23 ila %64 bandının tepesine yakın bir yerde bulunur, ancak en dar kesitte gücünün yalnızca altıda birini korur.

İmalatçılar, levhaları delinebilir ve düz tutmak için basit temel kurallar kullanır. Birçoğu köprüyü en az sac kalınlığı kadar geniş tutar ve birçoğu delik çapını karbon çeliği için en az kalınlığa eşit ve paslanmaz çelik için kalınlığın yaklaşık 1,5 katı veya daha fazla tutar. Paslanmaz çelik sertleşir ve karbon çeliğinden daha dayanıklıdır; bu nedenle zımbalar daha hızlı aşınır ve kalın sacda küçük deliklerin açılması daha zordur. Bunlar imalatçı yönergeleridir, yayınlanmış standartlar değildir ve sınırlar mağazaya göre değişir. Tedarikçinizle teyit edin.

Delikli Sacdaki Basınç Düşüşünü Nasıl Hesaplarsınız?

İnce, keskin kenarlı bir sayfa için,Δp = ζ × ½ × ρ × u²burada u tabakanın akış yukarısındaki yaklaşma hızıdır, ρ akışkan yoğunluğudur veζ = [0.707√(1−f) + (1−f)]² ÷ f², f açık alanın kesirli kısmıdır. Sonuç, yüksek Reynolds sayısında geçerli olan bir ilk tahmindir; aşağıdaki sınırlara bakın.

Her delik küçük bir delik gibi davranır. Akış deliklere sıkışır, u ÷ f'ye kadar hızlanır, sonra uzak tarafa doğru tekrar genişler ve bu süreçte enerji kaybı olur. Daha küçük açık alan, deliklerde daha hızlı akış ve çok daha büyük bir kayıp anlamına gelir. Yukarıdaki formül, Idelchik tarafından derlenen ve mühendislik el kitaplarında yaygın olarak kullanılan ince plaka sonucudur.

Adım adım

1. Birinci bölümdeki formüllerden açık alan fraksiyonunu f hesaplayın (%35 açık alan f=0.35 anlamına gelir).
2. Yaklaşma hızı u=akış hızı ÷ levhanın ön alanını bulun.
3. ζ'yi yukarıdaki formülle hesaplayın veya aşağıdaki tablodan okuyun.
4. Δp=ζ × ½ × ρ × u²'yi hesaplayın. ρ kg/m³ ve u m/s cinsinden olduğundan Δp paskal cinsindendir.

Çözümlü örnek: 5 @ 8 mm, 60 derece kademeli

Açık alan %35,4 olduğundan f=0.354 ve ζ=11.7. için2 m/s'de hava, Δp = 11.7 × 0.5 × 1.2 × 2² = 28 Pa5,6 m/s delik hızıyla. İçin0,5 m/s'de su, Δp = 11.7 × 0.5 × 998 × 0.5² = 1.46 kPa1,4 m/s delik hızıyla.

Rakamlar size ne söylüyor

• Açık alan hakimdir.Açık alanın %40'tan %20'ye kesilmesi ζ'yı 8,2'den 51,3'e yükseltir;6 kezAynı akışta basınç düşüşü.
• Hızın karesi alınır.Akışın iki katına çıkması basınç düşüşünü dört kat artırır.
• Tıkanma sorunu daha da artırır.Eğer moloz deliklerin yarısını tıkarsa, açık alan yarıya iner ve basınç düşüşü de benzer oranda artar. Bu nedenle filtre ve süzgeç tabakaları geniş açık alana sahip olacak şekilde boyutlandırılmıştır.

Formülün sınırları

İnce plaka formülü yüksek Reynolds sayısı sınırıdır. Çalışılan örnekte, delik Reynolds sayıları hava için yalnızca 1.900 ve su için 7.000'dir (1,5 × 10⁻⁵ ve 1,0 × 10⁻⁶ m²/s kinematik viskoziteler varsayılarak). Bu, Reynolds sayısına bağlı olarak kayıp katsayısının durduğu aralığın altındadır; bu nedenle, bu sonuçları bir tahmin olarak değerlendirin ve yanıt önemli olduğunda Idelchik'in Reynolds'a bağımlı grafiklerini veya test verilerini kullanın.

Gerçek paslanmaz saclar ayrıca formülün varsaydığı 0,015 çap oranından daha kalındır. Üçgen aralıklı plakalar üzerinde yayınlanan deneylerin ikincil bir özeti, kalınlık yaklaşık 1,5 delik çapına doğru arttıkça basınç kaybının düştüğünü ve ardından dengelendiğini bildirmektedir. Tipik levhalar için ince levha sayıları bu nedenle yüksek tarafta olma eğilimindedir. Orijinal deneysel verileri doğrudan doğrulayamadık, dolayısıyla bunu bir düzeltme faktörü olarak değil, bir trend olarak kullanın.

Deliğin Şekli ve Deseni Basınç Düşüşünü Değiştirir mi?

Çoğunlukla açık alandan. Desen ve şekil önemlidir çünkü belirli bir delik boyutu ve adımın ne kadar açık alan sağlayacağını belirlerler. Yayınlanan Idelchik verileri dairesel delikleri kapsar; Kareler ve oluklar için mühendisler genellikle eşdeğer bir hidrolik çapla çalışır ve test veya CFD ile onaylar.

Hidrolik çap d_h=4 × açık alan ÷ ıslak çevredir. Yuvarlak bir delik için çapa eşittir. Bir kare için kenar uzunluğuna eşittir. Yuvarlak uçlu bir yuva için, tabloda gösterildiği gibi yuva genişliğinden daha büyüktür.

Paslanmaz Çelik Kalitesi Açık Alanı veya Basınç Düşüşünü Etkiler mi?

Hayır. Açık alan ve basınç düşüşü alaşıma değil geometriye ve akışkana bağlıdır. Kalite önemlidir çünkü korozyon ömrünü ve mukavemetini belirler ve mukavemet, levhanın ne kadar kalın olması gerektiğini etkiler.

Üretim ayrıntıları çoğu alıcının beklediğinden daha önemlidir. 3 mm'lik bir delik üzerinde 0,1 mm'lik büyük bir delik, açık alanı yaklaşık %6,8 ((3,1 ÷ 3)²=1.068) artırır; bu, ζ'yı 1 ÷ f² (EETA tahmini) ile orantılı olarak yaklaşık olarak hesaplarsanız basınç düşüşünü kabaca %12 azaltır. Bu nedenle delik toleransı çizime aittir. Çapak yönü, düzlük ve yüzey kalitesi de önemlidir. Pürüzsüz, elektro-parlatılmış kenarlar kirlenmeye karşı dayanıklıdır ve taban plakasının düzlük sınırları ASTM A240 toleransları hakkındaki makalemizde ele alınmıştır.

Sıranın Hesaplamanıza Eşleşmesi İçin Delikli Sac Nasıl Belirlenir?

Delik boyutunu, adımını ve nasıl ölçüldüğünü, desen açısını, kalınlığını, derecesini ve özelliklerini, kenar boşluklarını ve toleranslarını belirtin. Her eksik öğe, teslim edilen sayfanın hesaplamanızdan farklı olması için bir şanstır.

Delikli Paslanmaz Çelik Saclara Hangi Standartlar Uygulanır?

Paslanmaz delikli sacı uçtan uca kapsayan tek bir standart yoktur. Delik ve hatve geometrisi genellikle ISO 7805 serisinden, ana metal ise ASTM A240 ve A480 serisinden alınır.

Kaynaklar: ISO 7805-1, ISO 7805-2 ve ISO 10630 katalog girişleri (ISO, CCN/SCC, SFS). ISO belgelerinin kapsamı düşük karbonlu çeliği kapsamaktadır; Paslanmaz siparişler için alıcılar genellikle ISO geometrisine referans verir ve ana metal için ASTM'den alıntı yapar. Yaklaşımı imalatçınızla onaylayın.

Sıkça Sorulan Sorular

S: Paslanmaz çelik delikli sac için tipik açık alan nedir?

A: Çoğu standart desen yaklaşık %20 ila %65 açık alan arasındadır. ISO 7805-1, 3 mm kalınlık ve üzeri levhalar için kabaca %23 ila %64 arası nominal açık alan sağlayan adım-delik oranlarını belirler. Daha yükseğe çıkmak delikler arasında çok dar köprüler bırakır, dolayısıyla güç ve düzlük zarar görür.

S: "5 @ 8" gibi bir kod ne anlama geliyor?

A: Genellikle 8 mm'lik merkezlerde 5 mm'lik delikler anlamına gelir. 60 derecelik kademeli desenle bu, %35,4 açık alan sağlar; 90 derecelik düz bir desenle %30,7 verir. Her zaman modeli ve tedarikçinin perdeyi nasıl ölçtüğünü doğrulayın.

S: Delikli sac %90 açık alana ulaşabilir mi?

A: Hayır. 60 derecelik kademeli düzende yuvarlak delikler için teorik tavan %90,69'dur ve bu değere yalnızca delikler birbirine değdiğinde ulaşılır (delik çapı, adıma eşittir). Bu noktada sacı oluşturacak metal kalmadığından gerçek ürünler bunun çok altında kalır.

S: Daha kalın bir levha basınç düşüşünü azaltır mı?

A: Çoğunlukla evet, bir noktaya kadar. Bu makaledeki ince plaka formülünde çok ince bir sayfa olduğu varsayılmaktadır. Üçgen hatveli plakalar üzerinde yayınlanmış deneyler, kalınlık delik çapının yaklaşık 1,5 katına çıktıkça kaybın düştüğünü ve daha sonra dengelendiğini bildirmektedir. Kalın sac ve küçük delikler için duvar sürtünmesi önem kazanmaya başlar. Kritik tasarımlar için test verilerini kullanın.

S: 304 ve 316L delikli sac için basınç düşüşü farklı mıdır?

A: Hayır. Basınç düşüşü geometriye (açık alan, delik boyutu, kalınlık) ve akışkana (yoğunluk, hız, viskozite) bağlıdır. Kalite, seçtiğiniz kalınlığı değiştirebilecek şekilde korozyon direncini ve mukavemetini değiştirir ve kalınlık, basınç düşüşünü etkiler.

S: Yaklaşma hızını delik hızına nasıl dönüştürebilirim?

A: Yaklaşma hızını açık alan oranına bölün. Örneğin %35 açık alana sahip bir levhaya yaklaşan 2 m/s, deliklerin içinde yaklaşık 5,7 m/s olur. Basınç düşüşü bu daha yüksek delik hızıyla sağlanır.