NPSA와 NPSR

정의와 판정 기준

NPSA는 펌프 흡입구에서 실제로 얻을 수 있는 유효흡입수두다.

NPSR은 공동현상 없이 펌프가 요구하는 필요흡입수두다.

안전 조건은 NPSA ≥ NPSR이다.

NPSA 계산식

NPSA는 흡입면 절대압 수두에서 증기압 수두를 뺀 값에 흡입 높이를 더하고 손실을 뺀다.

P0는 흡입면 절대압, Pv는 액체의 포화증기압이다.

Hs는 흡입 높이이고 Hf는 흡입 측 손실수두다.

모든 항은 수두 단위로 맞춘다.

공동현상이 생기는 원리

원심펌프는 임펠러가 고속으로 돌면서 흡입구 근처의 압력을 낮춘다.

입구 압력이 증기압 아래로 떨어지면 액이 끓어 기포가 생긴다.

기포는 고압부로 이동해 터지며 충격파를 내고 임펠러 표면을 깎는다.

그래서 입구 압력을 증기압 위로 유지하는 것이 핵심이다.

NPSA 계산 예시

이번에는 흡입 조건을 대입해 NPSA를 직접 계산한다. 가상의 예이다.

액면 대기압은 101.3kPa, 20℃ 포화증기압은 2.34kPa로 둔다.

정압 흡입이라 흡입 높이는 2.0m, 흡입 손실은 0.8m이다.

압력 항을 먼저 계산하면 약 10.09m가 된다. 여기에 2.0을 더하고 0.8을 뺀다.

결과는 11.29m이다. NPSR이 6.0m라면 여유는 약 5.3m로 충분하다.

헷갈리는 두 값

시험에 자주 나오는 것은 NPSA와 NPSR을 구분하는 것이다.

NPSA는 흡입 배관과 탱크 조건으로 정해지는 시스템 값이다.

NPSR은 펌프 제작사가 시험으로 정하는 펌프 고유 값이다.

NPSA를 펌프 성능으로 쓰거나 두 값의 기준 조건을 섞으면 감점이 된다.

핵심 정리

NPSA는 시스템이, NPSR은 펌프가 정하는 값이다.

공동현상을 막으려면 NPSA가 NPSR보다 여유를 두고 커야 한다.

NPSA를 키우려면 흡입관 지름을 키우고 손실 부속을 줄인다.