스테인레스 스틸 천공 시트: 개방 면적 계산, 구멍 패턴 및 압력 강하

열린 면적 (%)= 구멍 면적 ¼ 반복 패턴 면적 × 100. 둥근 구멍의 경우:90.69 × (d ÷ p)²60도 엇갈린 패턴의 경우,78.54 × (d ÷ p)²90도 직선 패턴의 경우(d=구멍 직경, p=중심 간 피치).

최상의 패턴:60도 엇갈림은 동일한 구멍 크기와 피치에서 90도 직선보다 약 15% 더 넓은 개방 영역을 제공하며 동일한 개방 영역에서 더 넓은 금속 브리지를 유지합니다.

압력 강하:얇은 시트의 경우 Δp=ζ × ½ρu², 여기서 ζ=[0.707√(1−f) + (1−f)]² ¼ f² 및 f는 분수로 표시된 개방 영역입니다. 열린 면적을 40%에서 20%로 줄이면 압력 강하가 약 6배 늘어납니다.

힘:열린 공간이 많을수록 구멍 사이에 금속이 적어집니다. 개방 면적이 40%인 시트는 가장 좁은 선에서 단단한 시트 강도의 약 1/3만 유지합니다.

등급:304, 316L 또는 2205는 개방 면적이나 압력 강하를 변경하지 않습니다. 이는 부식 수명과 강도를 변경하여 사용할 수 있는 시트 두께를 변경합니다.

천공 시트는 단순해 보입니다. 구멍이 가득한 평평한 판입니다. 그러나 필터, 스크린, 흐름 분배기 또는 가드에서 작동하는지 여부를 결정하는 세 가지 숫자는 개방 영역, 구멍 패턴 및 이를 가로지르는 압력 강하입니다. 그들은 연결되어 있습니다. 패턴은 열린 영역을 설정하고 열린 영역은 압력 강하를 설정하며 모든 추가 구멍은 강도를 약화시킵니다.

이 가이드는 각 링크를 일반 언어로 설명하고 공식을 제공하며 계산기로 재현할 수 있는 예제를 통해 작동합니다. 숫자가 게시된 표가 아닌 자체 계산에서 나온 경우에는 그렇게 말합니다.

스테인레스 스틸 천공 시트의 개방 영역은 무엇이며 어떻게 계산합니까?

열린 영역은 구멍인 시트 면의 비율입니다. 한 구멍의 면적을 이를 포함하는 반복 셀의 면적으로 나눈 다음 100을 곱합니다. 60도 엇갈린 패턴의 둥근 구멍의 경우 지름길은 다음과 같습니다.90.69 × (d ÷ p)².

시트를 타일 바닥으로 생각하십시오. 각 타일에는 하나의 구멍(또는 고정된 수의 구멍)이 있습니다. 열린 영역은 각 타일이 얼마나 비어 있는지를 나타냅니다. 타일은 피치에 따라 설정되므로 구멍 크기, 피치, 패턴의 세 가지 입력만 필요합니다. 밀리미터와 같이 d와 p에 동일한 단위를 사용합니다.

상수 90.69는 둥근 구멍을 채우는 가장 조밀한 방법인 삼각형 격자의 기하학적 구조에서 비롯됩니다. 이는 상한이기도 합니다. 구멍이 (d=p)에 닿는 경우에만 도달하며, 이는 시트를 형성할 금속이 남지 않습니다. 직선 행은 구멍 사이의 모서리를 낭비하므로 상수가 78.54로 떨어집니다.

실제 사례

• 예 A.3mm 구멍, 5mm 피치, 60도 엇갈림. d ¼ p=0.6 및 0.6²=0.36. 개방형 면적=90.69 × 0.36 =32.7%. 직선 패턴의 동일한 구멍은 78.54 × 0.36=28.3%를 제공합니다.
• 예시 B.6mm 구멍, 9mm 피치("6 @ 9"로 표시), 60도 엇갈림. d ¼ p=0.667 및 0.667²=0.444. 개방 면적=90.69 × 0.444 =40.3%.

세 가지 흔한 실수

• 잘못된 패턴 공식을 사용합니다.직선 패턴에 90.69를 적용하면 열린 영역이 약 ​​15% 정도 과장됩니다.
• 피치 정의를 혼합합니다.공급업체는 피치가 행을 따라 측정되는지 또는 행 사이에서 측정되는지에 따라 다르며 45도 패턴은 여러 가지 방법으로 정의됩니다. 도면의 정의를 확인하십시오.
• 여백을 무시합니다.공식은 천공된 필드의 열린 영역을 제공합니다. 필드 주변의 실선 테두리는 전체 시트의 열린 영역을 낮춥니다.

어떤 구멍 패턴을 선택해야 합니까? 60도 엇갈림, 90도 직선 또는 45도 엇갈림?

선택하다60도 엇갈림직선으로 구멍이 필요하지 않는 한. 이는 둥근 구멍에 대해 가장 높은 개방 영역을 제공하고 동일한 개방 영역에 더 넓은 브리지를 남기며 대부분의 천공기의 표준 패턴입니다.

동일한 구멍 직경과 피치에서 60도 패턴은 90도 직선 패턴의 개방 면적의 90.69 ¼ 78.54=1.155배를 제공합니다.15.5% 더. 다른 방식으로 볼 수도 있습니다. 동일한 구멍 크기로 동일한 개방 영역을 타격하기 위해 60도 패턴은 약 7.5% 더 큰 피치를 사용할 수 있으므로 구멍 사이의 금속이 더 넓습니다.

구체적인 사례는 다음과 같습니다. 60도 패턴의 8mm 피치에 있는 5mm 구멍은 3.0mm 브리지로 35.4%의 개방 영역을 제공합니다. 직선 패턴에서 35.4%를 일치시키려면 피치가 약 7.4mm로 줄어들고 브리지는 약 2.4mm만 남게 됩니다. 이는 동일한 흐름 영역에 대해 구멍 사이의 금속이 대략 20% 적습니다.

열린 공간이 증가하면 천공 시트의 강도가 얼마나 감소합니까?

개방된 지역의 숫자가 제시하는 것 이상입니다. 구멍 사이의 가장 좁은 금속 스트립이 하중을 전달하며 단단한 시트에서 차지하는 비중은 대략 다음과 같습니다.(p − d) ÷ p, 인대 효율이라고합니다. 개방 면적이 40%인 경우 그 점유율은 약 33%에 불과합니다.

열린 영역과 강도는 반대 방향으로 당겨집니다. 더 큰 구멍이나 더 작은 피치를 선택하여 열린 면적을 늘리면 구멍 사이의 브리지가 더 얇아집니다. 다리가 하중을 지탱하기 때문에 강도가 빨리 떨어집니다. 표는 얼마나 빠른지 보여줍니다.

마지막 행은 절충안을 보여줍니다. 63%의 개방 면적을 가진 시트는 ISO 7805-1이 3mm 이상의 플레이트에 대해 규정한 23% ~ 64% 범위의 상단 근처에 위치하지만 가장 좁은 부분에 걸쳐 강도의 약 1/6만 유지합니다.

제작자는 간단한 경험 법칙을 사용하여 시트를 펀치 가능하고 평평하게 유지합니다. 많은 사람들이 브리지를 최소한 시트 두께만큼 넓게 유지하고, 구멍 직경을 최소한 탄소강의 두께와 동일하게 유지하고 스테인리스강의 경우 두께의 약 1.5배 이상을 유지합니다. 스테인레스 스틸은 가공 경화되고 탄소강보다 단단하므로 펀치가 더 빨리 마모되고 두꺼운 시트에 작은 구멍을 만들기가 더 어렵습니다. 이는 게시된 표준이 아닌 제작업체 지침이며 제한 사항은 매장마다 다릅니다. 공급업체에 확인하세요.

천공 시트 전체의 압력 강하를 어떻게 계산합니까?

얇고 모서리가 날카로운 시트의 경우,Δp = ζ × ½ × ρ × u²여기서 u는 시트 상류의 접근 속도이고, ρ는 유체 밀도이며,ζ = [0.707√(1−f) + (1−f)]² ÷ f², f는 열린 면적을 분수로 나타냅니다. 결과는 높은 레이놀즈 수에서 유효한 첫 번째 추정치입니다. 아래 한도를 참조하세요.

각 구멍은 작은 구멍처럼 작동합니다. 흐름은 구멍 속으로 압착되어 u ¼ f까지 속도가 증가한 다음 먼 쪽에서 다시 팽창하고 이 과정에서 에너지가 손실됩니다. 열린 영역이 작을수록 구멍의 흐름이 빨라지고 손실이 훨씬 커집니다. 위의 공식은 Idelchik이 편집한 박판 결과이며 엔지니어링 핸드북에서 널리 사용됩니다.

단계별로

1. 첫 번째 섹션의 공식에서 개방 면적 비율 f를 계산합니다(35% 개방 면적은 f=0.35를 의미함).
2. 접근 속도 u=유속 ¼ 시트의 표면적을 구합니다.
3. 위의 공식으로 ζ를 계산하거나 아래 표에서 읽어보세요.
4. Δp=ζ × ½ × ρ × u²를 계산합니다. ρ는 kg/m³이고 u는 m/s인 경우 Δp는 파스칼입니다.

작업 예: 5 @ 8mm, 60도 엇갈림

열린 면적은 35.4%이므로 f=0.354 및 ζ=11.7.공기 속도 2m/s, Δp = 11.7 × 0.5 × 1.2 × 2² = 28 Pa, 구멍 속도는 5.6m/s입니다. 을 위한0.5m/s의 물, Δp = 11.7 × 0.5 × 998 × 0.5² = 1.46 kPa, 구멍 속도는 1.4m/s입니다.

숫자가 말해 주는 것

• 열린 공간이 지배적입니다.열린 면적을 40%에서 20%로 줄이면 ζ가 8.2에서 51.3으로 증가합니다.6회동일한 흐름에서 압력 강하.
• 속도는 제곱입니다.유량을 두 배로 늘리면 압력 강하가 4배로 늘어납니다.
• 막히면 문제가 더욱 복잡해집니다.잔해가 구멍의 절반을 막으면 열린 영역이 절반으로 줄어들고 압력 강하도 비슷한 비율로 증가합니다. 이것이 필터와 여과기 시트의 크기가 넉넉한 개방 공간을 갖는 이유입니다.

수식의 한계

얇은 판 공식은 높은 레이놀즈 수 한계입니다. 작업된 예에서 구멍 레이놀즈 수는 공기의 경우 약 1,900이고 물의 경우 약 7,000입니다(운동학적 점도가 1.5 × 10⁻⁵ 및 1.0 × 10⁻⁶ m²/s라고 가정). 이는 레이놀즈 수에 따라 손실 계수가 멈추는 범위보다 낮으므로 이러한 결과를 추정치로 취급하고 답이 중요한 경우 Idelchik의 레이놀즈 종속 차트 또는 테스트 데이터를 사용하십시오.

실제 스테인리스 시트는 공식에서 가정하는 직경 비율 0.015보다 두껍습니다. 삼각형 피치 플레이트에 대해 발표된 실험에 대한 2차 요약에서는 두께가 약 1.5 구멍 직경으로 증가한 다음 수평을 유지함에 따라 압력 손실이 감소한다고 보고합니다. 따라서 일반적인 시트의 경우 박판 번호가 높은 편에 있는 경향이 있습니다. 원본 실험 데이터를 직접 확인할 수 없으므로 이를 수정 인자가 아닌 추세로 활용하십시오.

구멍 모양과 패턴이 압력 강하를 변화시키나요?

대부분 열린 공간을 통해. 패턴과 모양은 주어진 구멍 크기와 피치가 제공하는 개방 영역의 양을 설정하기 때문에 중요합니다. 게시된 Idelchik 데이터는 원형 구멍을 다룹니다. 사각형과 슬롯의 경우 엔지니어는 일반적으로 동등한 수력학적 직경으로 작업하고 테스트나 CFD로 확인합니다.

수력학적 직경은 d_h=4 × 개방 면적 ¼ 젖은 둘레입니다. 둥근 구멍의 경우 직경과 같습니다. 정사각형의 경우 변의 길이와 같습니다. 둥근 끝 슬롯의 경우 표에 표시된 것처럼 슬롯 너비보다 큽니다.

스테인레스 스틸 등급이 개방된 공간이나 압력 강하에 영향을 줍니까?

아니요. 개방 면적과 압력 강하는 합금이 아닌 형상과 유체에 따라 달라집니다. 등급은 부식 수명과 강도를 결정하고 강도는 시트의 두께에 영향을 미치기 때문에 중요합니다.

제작 세부 사항은 대부분의 구매자가 기대하는 것보다 더 중요합니다. 3mm 구멍에 0.1mm 특대 구멍을 만들면 개방 면적이 약 6.8%((3.1 ¼ 3)²=1.068) 증가하며, ζ를 1 ¼ f²(EETA 추정치)에 비례하여 근사하면 압력 강하가 약 12% 낮아집니다. 이것이 구멍 공차가 도면에 속하는 이유입니다. 버 방향, 평탄도, 표면 마감도 중요합니다. 매끄러운 전해연마 가장자리는 오염을 방지하며 베이스 플레이트의 평탄도 제한은 ASTM A240 허용 오차에 대한 기사에서 다룹니다.

주문이 계산과 일치하도록 천공 시트를 어떻게 지정합니까?

구멍 크기, 피치 및 측정 방법, 패턴 각도, 두께, 등급 및 사양, 여백 및 공차를 명시합니다. 누락된 각 항목으로 인해 전달된 시트가 계산과 다를 가능성이 있습니다.

천공된 스테인레스 강판에는 어떤 표준이 적용됩니까?

스테인리스 천공 시트를 처음부터 끝까지 포괄하는 단일 표준은 없습니다. 구멍 및 피치 형상은 일반적으로 ISO 7805 시리즈에서 가져오고 모재는 ASTM A240 및 A480에서 가져옵니다.

출처: ISO 7805-1, ISO 7805-2 및 ISO 10630 카탈로그 항목(ISO, CCN/SCC, SFS). ISO 문서의 범위는 저탄소강입니다. 스테인리스 주문의 경우 구매자는 일반적으로 ISO 구조를 참조하고 모재 금속은 ASTM을 참조합니다. 제작자에게 접근 방식을 확인하세요.

자주 묻는 질문

Q: 스테인레스 스틸 천공 시트의 일반적인 개방 영역은 무엇입니까?

A: 대부분의 표준 패턴은 약 20%에서 65% 사이의 개방 영역에 속합니다. ISO 7805-1은 두께가 3mm 이상인 플레이트에 대해 대략 23% ~ 64%의 공칭 개방 면적을 제공하는 피치-홀 비율을 규정합니다. 더 높이 올라가면 구멍 사이에 매우 좁은 다리가 생기므로 강도와 평탄성이 저하됩니다.

Q: "5 @ 8"과 같은 코드는 무엇을 의미하나요?

A: 일반적으로 8mm 중심에 5mm 구멍이 있음을 의미합니다. 60도 엇갈린 패턴으로 35.4%의 개방 공간을 제공합니다. 90도 직선 패턴에서는 30.7%를 제공합니다. 항상 패턴과 공급자가 피치를 측정하는 방법을 확인하십시오.

Q: 천공 시트가 90% 개방 공간에 도달할 수 있습니까?

A: 아니요. 60도 엇갈린 패턴의 원형 구멍에 대한 이론적 상한선은 90.69%이며, 구멍이 닿을 때만 도달합니다(구멍 직경은 피치와 동일). 이 시점에서는 시트를 형성하는 금속이 남지 않으므로 실제 제품은 그보다 훨씬 아래에 있습니다.

Q: 시트가 두꺼울수록 압력 강하가 낮아지나요?

A: 어느 정도까지는 그렇습니다. 이 기사의 얇은 판 공식은 매우 얇은 시트를 가정합니다. 삼각형 피치 플레이트에 대해 발표된 실험에서는 두께가 구멍 직경의 약 1.5배로 증가한 다음 수평을 유지함에 따라 손실이 감소한다고 보고합니다. 두꺼운 시트와 작은 구멍의 경우 벽 마찰이 중요해지기 시작합니다. 중요한 설계에 테스트 데이터를 사용하십시오.

Q: 304와 316L 타공시트의 압력강하가 다른가요?

A: 아니요. 압력 강하는 형상(개방 면적, 구멍 크기, 두께) 및 유체(밀도, 속도, 점도)에 따라 달라집니다. 등급에 따라 내식성과 강도가 변경되어 선택하는 두께가 변경될 수 있으며 두께는 압력 강하에 영향을 미칩니다.

Q: 접근 속도를 홀 속도로 어떻게 변환합니까?

A: 접근 속도를 열린 면적 비율로 나눕니다. 예를 들어, 개방 면적이 35%인 시트에 접근하는 2m/s는 구멍 내부에서 약 5.7m/s가 됩니다. 압력 강하는 이러한 더 높은 구멍 속도로 인해 발생합니다.