펌프 양정·유량·구경 산정

정의

펌프 양정은 유체 단위중량당 펌프가 공급해야 하는 에너지를 높이로 환산한 값이다.

이를 전양정 TDH라 하며, 정수두·압력수두·속도수두·마찰손실수두의 합으로 구한다.

식에서 Δz는 흡입점과 토출점의 높이차, h_L은 배관 마찰손실수두다.

전양정의 구성

전양정은 네 가지 수두의 합으로 계산한다.

정수두는 흡입 수면과 토출 지점의 높이차다. 압력수두는 압력차를 액주 높이로 바꾼 값이다.

속도수두는 v²/2g이고, 마찰손실수두는 배관과 부속에서 잃는 에너지를 높이로 나타낸다.

네 값을 더하면 펌프가 공급해야 할 전양정 H가 된다.

계산 예

정수두 10m, 압력수두 0m, 속도수두 0.2m, 마찰손실수두 4.8m인 예를 본다.

네 값을 더하면 전양정은 10 + 0 + 0.2 + 4.8 = 15m다.

냉각수 펌프 일반 범위에서 15m는 상식 범위 안의 값이다.

구경 결정

앞 문제의 정답은 19.8m다. 마찰손실이 커지면 전양정도 커진다.

양수량은 설비가 필요로 하는 유량에서 정한다. 단위는 ㎥/s 또는 L/min이다.

유량 Q, 단면적 A, 유속 v의 관계는 Q = A v이다.

구경은 허용 유속을 가정해 구하고, 표준 호칭경으로 올린다.

구경을 키우면 유속이 줄고 마찰손실이 감소한다.

흡입 조건

흡입 측에서는 공동현상을 막는 것이 핵심이다.

NPSHa는 대기압 수두에서 흡입 양정, 흡입 손실, 증기압 수두를 뺀 값이다.

흡입 양정의 부호를 혼동하면 NPSHa를 잘못 구하게 된다.

안전 여유는 NPSHa가 NPSHr × 1.3보다 커야 확인된다. 증기압 수두를 빼는 것도 빠뜨리지 않는다.

정리

앞 문제의 정답은 감소다. 흡입 양정은 대기압 수두에서 빼는 항이다.

정리하면 전양정은 정적 양정, 압력수두, 속도수두, 마찰손실수두의 합이다.

구경은 Q = A v로 정하고, 구경을 키우면 마찰손실이 줄어든다.

흡입 측은 NPSHa가 NPSHr × 1.3보다 커야 공동현상을 피한다.