연동 펌프 성능 곡선 이해를 위한 가이드

Masterflex는 배압 곡선 대비 표본 플로우 값을 제공합니다. 대부분의 경우 NPSHreq와 같은 매개변수를 정량화하는 성능 곡선 또한 제공 가능합니다. NPSHreq

NPSHreq: 저압에 의한 유동 액체 내 진공 현상, 즉 캐비테이션 없는 펌프 운용을 위해서는 NPSHreq Net Positive Suction Head가 필수적입니다.

헤드(수두)란 무엇일까요?

헤드는 토출 헤드(discharge head) 또는 토출 압력(discharge pressure)이라고도 불리우며 이는 펌프의 토출구에서 뒤로 밀리는 총 압력을 뜻합니다.

헤드는 일반적으로 유체의 정적 높이와 튜빙의 마찰 손실을 측정하여 계산할 수 있습니다. 또한 튜빙의 굽어진 곳 또는 유속이 제한되는 구간이 있는 경우에도 해당 값은 증가합니다.

흡입 및 압력

흡입(Suction, 흡입 헤드)은 펌프가 당겨야 하는 입구에서의 힘을 의미합니다. 오픈된 유체 탱크의 높이가 펌프 흡입구 아래에 있으면 일반적으로 펌프가 극복해야 하는 음압(또는 진공압)이 이에 해당되며, 탱크가 펌프 입구 높이보다 높은 경우엔 이를 침수 흡입이라고 하며 펌프를 통해 액체를 밀어내기위한 양압 값을 뜻합니다.

PSI 산출 공식

사실 PSI를 위한 공식은 없습니다. 압력은 스칼라 량이고 측정된 값입니다. 즉 PSI는 평방 인치당 적용되는 힘을 파운드로 표현한 압력 단위입니다.

14.7 PSI = 1 bar = 100 Kilopascals. 여기서 압력은 일반적으로 대기와의 압력 차이인 게이지 압력으로 표시됩니다. 완전한 진공 대비 해수면의 대기압은 14.7 PSI 또는 1 bar입니다.

Total dynamic head (TDH)란?

Total dynamic head는 펌프가 극복해야 하는 전체 작업을 표시하기 위해 토출 헤드 압력과 흡입 헤드 압력을 모두 고려한 전체 시스템의 압력입니다.

최대 효율점(best efficiency point)이란 무엇인가요?

최대 효율점은 헤드(수두 압력)와 플로우 커버리지가 최소 에너지로 최대 출력을 생성하는 지점입니다.

  • NPSHavail = ha - hvpa - hst - hfs 흡입이 유체를 들어올릴 때
  • NPSHavail = ha - hvpa hst - hfs 침수 흡입 시
  • ha =유체가 공급되는 표면 높이에서의 절대 압력 (피트 단위의 펌핑되는 유체압) 이는 흡입이 오픈된 탱크 또는 섬프에서 진행되는 경우 기압이 이에 해당되고 응축기 핫웰 또는 디어레이터의 경우 밀폐된 탱크에 존재하는 절대 압력을 의미함.
  • hvpa = 펌핑되는 온도에서 유체의 증기압에 해당하는 헤드 (피트 단위 수두)
  • hst = 액체 공급 레벨이 펌프 중심선 또는 임펠러 아이(impeller eye) 위 또는 아래에 있는 피트 단위 정적 높이
  • hfs = 파이프, 밸브 및 피팅을 통한 입구 손실 및 마찰 손실.을 포함한 모든 흡입 라인 손실값

마찰 손실값 계산

파이프 내 마찰 손실값은 일반적으로 일반적으로 Darcy-Weisbach 방정식으로 계산합니다.
hf =  f x   L  x   V 2  
              D    2g

  • hf = 피트 단위 유체 마찰 손실값
  • f = 마찰 계수, 이는 실험적으로 산출되며 난류의 경우 파이프 내부 표면의 거칠기와 레이놀즈 수에 따라 달라집니다.
  • L =파이프 길이
  • D = 파이프 내부 평균 지름
  • V = 평균 파이프 유속 (ft/sec)
  • g = 중력 상수 (32.174 ft/sec2)

레이놀즈(Reynolds) 값

레이놀즈 값는 아래와 같은 방정식에 의해 산출됩니다.
 
R =  VD
       n  

  • D = 파이프 내부 지름
  • V =평균 파이프 유속 (ft/sec)
  • n = 동점도 (ft2/sec)

마찰계수

레이놀즈 값이 2000 미만인 점성(층류) 유체 흐름의 경우, 마찰 계수는 아래와 같은 방정식으로 산출됩니다.
f =    64
         R

  • 레이놀즈 값이 4000 이상인 난류의 경우, 마찰 계수는 C. F. Colebrook이 개발한 다음 방정식으로 결정할 수 있습니다
    ρ = [-2 log10 (    Ε         2.51     )] -z 
                              3.7D    R√f    
  • ρ = 유체가 흐르는 온도와 압력에서의 밀도 (lb/ft)2)
  • Ε = 절대 거칠기 (하단 파이프 절대 거칠기 값 표 참조)
  • D =파이프의 내부 지름 (내경)
  • R =레이놀즈 값
  • f =마찰계수
  • z = 센터포이즈(centerpoises) 내 절대 또는 동적 점도

파이프 절대 거칠기 값

  • 올바른 수식 구조는 원본 문서를 참조하십시오. [LS1]
파이프의 종류 피트 단위 절대 거칠기(Ε)
드로잉된 파이프(유리, 황동, 플라스틱) 0.000005
상용 강철 또는 연철 0.00015
주철(아스팔트 코팅) 0.0004
아연 도금 철 0.0005
주철(코팅 없음) 0.00085
목재 파이프 0.0006-0.0003
콘크리트 0.001-0.01
리벳 박힌 강철 0.003-0.03

펌프 곡선을 읽는 방법을 아는 것이 왜 중요할까요?

펌프 성능 곡선을 올바르게 해석하는 것은 모든 연구원들에게 중요합니다. 본 페이지 내 정보를 통해 필요에 맞는 올바른 장비들을 결정할 수 있기 때문입니다. 당사 제품 관련 펌프 곡선을 파악하는 방법에 대한 도움이 필요하시다면 지금 아반토 전문가에게 문의해보세요.