1. 펌프란?
액체에 에너지를 주어 저압부에서 고압부로 이송하는 기계.
2. 펌프의 기본 능력
a. Suction Head(흡입수두 : 끌어 올리는 능력)
통상 펌프의 Suction Head는 6~8M가 보통이며, 이것은 펌프의 구조상
절대 진공은 불가능하기 때문이다.
임펠러의 수를 증대시키는 것은 Discharge Head가 증가하는 것이고
Suction Head와는 무관한 것이다.
b. Discharge Head(토출수두 : 밀어 올리는 능력)
펌프의 구조나 종류에 따라 여러 가지 방법으로 얼마든지 가능.
3. 펌프의 용도
a. 낮은 곳에서 높은 곳으로 이송할 때.
b. 낮은 압력에서 높은 압력측으로 이송할 때.
c. 주어진 시간내에 유체의 유량을 증가 시킬 때.
4. 사용되어지는 용어.
a. Capacity (Q) : 단위 시간내에 흐르는 유체의 용적
GPM( Gallon per Minute)
H3/Hr( cubic meter per hour)
b. Head (H) : 펌프가 올릴 수 있는 유체의 높이(m), 펌프가 낼 수 있는 압력(kg/cm2)
static pressure head
dynamic velocity head
static elevation head
c. Pressure (P) : 단위 면적당 작용하는 힘
Force/area = PSI 또는 kg/cm2
Gauge Pressure
Absolute Pressure = gauge Pressure + 대기압(Atmosphere)
d. Velocity (V) : 펌프의 배관에서 중요한 변수이며 통상 평균치 사용
V = Q/A, ft/sec or m/s
e. Friction Loss (Hf) : 유체가 관속을 흐를 때 관내에서 발생하는 손실.
주요 영향인자 : 곡관, 관경의 변화, 각종 밸브류
유체 자체의 소용돌이에 의한 마찰 손실.
f. Suction Head
Static Suction Head = Ps + Hs
Total Suction Head = Static Suction Head - Hfs
Ps : 흡입액면에서 압력.
Hs : 흡입액면의 높이.
Hfs : 흡입관의 마찰에 의한 손실.
g. Discharge Head
Static Discharge Head = Hd + Pd
Total Discharge Head = Static Discharge Head + Hdf
Pd = 토출액면에서 압력.
Hd = 토출액면의 높이.
Hdf = 토출관의 마찰에 의한 손실.
h. System Head ( TDH)
Total Differential Head = Discharge Head - Suction Head
i. Bernoulli's Equation
Pressure Head(압력수두) + Velocity Head(속도수두) + Elevation Head(위치수두) = Const(상수)
P/γ + υ²/2g + Z = const.
P : 유체의 압력.
γ : 유체의 비중량.
υ : 유체의 평균속도
9 : 중력가속도
Z : 위치의 높이.
j. Net Positive Suction Head ( NPSH)
유체의 포화증기압을 초과하면서 펌프에 유입되는 유체에너지의 양.
@ NPSHa(가용한 정미 유효 흡입 수두)
유체의 Total Suction head 와 Vapour Pressure의 차이
NPSHa = Hs + Hatm - Hvp (절대압으로 표기)
@ NPSHr(요구되는 정미 유효 흡입 수두)
펌프내에서 가장 압력이 낮은 부위의 유체에너지의 감소
@ NPSHa > NPSHr
NPSHa는 반드시 NPSHr보다 커야한다.
여유율은 적어도 1.5M 또는 20%이상이 되어야 한다.
@ NPSH를 반드시 고려해야 할 경우.
1. 펌프를 유체면위에 설치할 때.
2. 흡입탱크에 압력이 걸려 있을 때.
3. 증기압이 매우 높은 펌프를 이송할 때.
4. 흡입 파이프 라인이 길 때.
5. 시스템이 해수면보다 상당히 높게 설치될 때.
k. Cavitation
1. 압력의 감소(impeller eye부)로 인해 발생된 기포가 압력의 증가(impeller end부)로
인해 파열되는 현상. 즉, NPSHa <= NPSHr 일 경우
2. NPSHr의 측정방법(hydraulic institute standards)
주어진 유량과 양정, 회전수에서 양정을 3%하강되게 흡입조건을 변환 시켰을 때
측정된 NPSHa의 값을 NPSHr이라고 한다.
3. 케비테이션으로 발생하는 현상.
소음(noise)
진동(vibration)
펌프 부품들의 손상.
l. Power (P)
@ Pump Input Power (Pi)
원동기에 의하여 펌프를 운전하는 데 필요한 동력.
Break Horse Power (BHP : 축동력)
BHP = T x N / 71620
N = 축의 회전수 (RPM)
T = 토오크, kg-cm
공칭곡선상 동력(Pi) : 물을 기준으로 시험한 값.
Pi(liquid) = Pi(water) x SG(liquid)
@ Pump Output Power (Po)
펌프에 의하여 액체에 공급되는 동력.
Liquid Horse Power (LHP : 수동력)
LHP = γQH
γ : 비중량.
m. Efficiency (Eff)
외부에서 가해준 동력에 대한 실제 일한 양.
Eff(%) = Output Power (Po)/Input Power(Pi)
= { m³/hr x Head(m) x Sg} / { 367.2 x Pi(kW) }
동력손실 (P (loss)) = Pi - Po
손실요인 : Hydraulic losses in the pump impeller and casing
Mechanical losses in the pump bearing housing
Mechanical losses in the shaft seal.
n. Affinity Laws(상사 법칙)
1. 회전수의 비를 알면 유량, 양정, 동력, NPSH를 유추할 수 있다.
Q2 = Q1 ( N2 / N1 )
TDH2 = TDH1 ( N2 / N1 ) ²
P2 = P1 ( N2 / N1) ³
NPSHr2 = NPSHr1 ( N2/ N1 ) ³
회전수의 10%변위내에서 계산된 효율 및 NPSH는 거의 일치한다.
2. 임펠러의 비를 알면 유량, 양정, 동력을 유추할 수 있다.
Q2 = Q1 ( D2 / D1)
TDH2 = TDH1 (D2 / D1 ) ²
P2 = P1 ( D2 / D1 ) ³
임펠러의 외경 비의 5% 범위내에서 계산된 효율은 거의 일치한다.
단, NPSHr는 임펠러의 비로는 계산할 수 없다.
- 출처 : 인터넷 화학공학
'기술 정보' 카테고리의 다른 글
| [스크랩] 급수펌프 압력탱크 용량 계산식 (0) | 2011.06.30 |
|---|---|
| [스크랩] <원주율 `파이(π)`의 시대는 끝났다?> (0) | 2011.06.28 |
| [스크랩] 펌프의 분류 (0) | 2010.04.13 |
| [스크랩] Elements of Minimum Flow (0) | 2010.04.13 |
| [스크랩] 배관 방열량 계산식 (0) | 2010.04.13 |