펌프 개요

펌프 규격 (pump specification)

펌프는 보통 마력, 부피 유량, 출구 양정, 입구 양정으로 평가된다. 

펌프 양정 (pump head) 

양정은 펌프가 물을 끌어올리는 높이를 의미한다. 펌프에는 흡입측 (저압부) 과 토출측 (고압부) 이 있다. 양정은 펌프의 토출부에서 밀어올릴 수 있는 높이를 의미한다. 흡입 양정은 펌프 흡입쪽에서 끌어올릴 수 있는 높이다. 높이이므로 당연히 단위는 길이 단위인 m 혹은 ft가 된다. 

유효흡입양정 (NPSH: Net Positive Suction Head)

NPSH은 펌프의 공동화현상(cavitaion)의 발생 가능성을 점검하는 척도이다. NPSHr과 NPSHa 두 가지가 있다.

- NPSHr (required) 

펌프의 제조사가 제공한다. 계산에 의해서도 구할 수 있으나, 실험에 의해 구하는 방법이 더 정확하다. (시험적으로는 펌프의 양정이 3% 감소하는 시점으로 정의되어 NPSHr 을 NPSH3이라고도 한다.)

- NPSHa (available) 

펌프의 설치 조건, 즉 수면과 펌프의 거리, 흡입관경 및 배관의 길이, 이송액체의 종류와 온도 등에 의해 결정된다.

NPSHa = Ht - Hs - hf - Hv

Ht : 탱크압에 의한 수두 (탱크의 압력을 밀도와 중력가속도로 나눈값, p0/(rho g) )

Hs : 흡입양정 (흡수면에서 임펠러 까지의 수직 거리, zi-z0)

hf : 손실 수두 (배관의 마찰 등에 의해 손실된 수두)

Hv : 증기압 (사용액체의 온도 및 종류에 따라 결정) 에 의한 수두 ( 포화증기압을 밀도와 중력가속도로 나눈값 pv/(rho g) )

NPSHa > NPSHr × 1.3 인 경우에 공동화현상이 발생하지 않는다. 

(즉 필요한 NPSH보다 유용한 NPSH가 1.3배 이상되어야 한다.)

좀 쉽게 다시 얘기하면, 

펌프의 임펠러에서 압력이 너무 낮아지면 액체가 버블이되는 캐비테이션이 발생

-> 펌프가 성능이 제대로 나오지 않거나 심하면 펌프가 물리적으로 파손을 입게 됨.

-> 이러한 현상을 막기 위해서 임펠러에서의 압력을 어느정도 이상 높혀줘야 함.

    ( 공동화 현상 발생시, 탱크압을 높게 해주거나, 흡입양정을 낮추거나, 손실 수두를 줄여주어야 한다. )

-> 펌프 제조사에서 NPSHr 이란 값을 제공하면 사용자가 잘 설치해서 NPSHa가 일정값 이상되도록 해야 펌프가 잘 작동함.

( 예를 들면 NPSHr 이 10 m 짜리인 펌프를 샀다면 펌프를 잘 설치하여 NPSHa가 13 m 가 되도록 하여야 한다. )

* 별로 관심없겠지만 위 식의 유도 과정을 보면

 로 정의된다.

pi : 입구에서 절대압

Vi : 입구에서 평균 속도

rho : 밀도

g : 중력가속도

pv : 액체의 증기압

탱크에서의 유체속도 = 0, 비압축성, 비점성 가정을 하면  

가 되고 위 식을 NPSHa의 정의에 적용하면 

가 되고 위 식은 NPSHa = Ht - Hs - hf - Hv 와 동일한 식이 된다.

펌프 효율 (pump efficiency)

펌프 효율은 펌프에 의해 유체에 전달된 파워와 펌프를 구동하는데 들어간 파워의 비로 정의된다. 펌프의 효율은 고정된 값이 아니며 출구와 운용 수두의 함수이다. 원심 펌프의 경우 효율은 유량에 비례하는 경향이 있으며 최고효율점 (BEP, best efficiency point) 을 지나서는 감소하는 경향이 있다. 이러한 펌프 성능 데이터는 펌프 제작자에 의해 제공된다. 펌프 효율은 시간이 지남에 따라 마모 등에 의해 줄어드는 경향이 있다.  

참고문헌

https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%96%91%EC%A0%95_(%ED%8E%8C%ED%94%84)

https://en.wikipedia.org/wiki/Pump

https://en.wikipedia.org/wiki/Net_positive_suction_head

https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=jongkeonlee&logNo=80085922828&proxyReferer=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F