펌프의 원리
펌프의 정의
펌프는 전동기, 엔진, 터빈 등의 구동기로부터 동력을 전달받아 유체를 낮은 곳에서 높은 곳으로, 멀리 떨어져 있는 곳으로, 그리고 압력이 낮은 곳에서 높은 곳으로 이송하는 유체기계입니다.
펌프의 능력
-유량(Capacity): 이송할 수 있는 액체의 부피
-양정(Head=Differential Pressure): 밀어 올릴 수 있는 높이
베르누이의 정리
유체의 압력 에너지, 속도 에너지, 위치에너지의 총합은 항상 일정합니다.
펌프의 원리
우산을 돌리면, 물은 회전운동에 의해 멀리 날아가게 됩니다. 해머도 회전력을 주어 던지면 멀리 날아갈 수 있습니다. 이와 마찬가지로, 회전운동에 의해 멀리 날아가게 하는 힘을 원심력이라고 합니다. 간단한 장치를 만들어 시험을 해보면, 장치의 아래쪽 회전차를 돌리면 동에 물도 따라 돌게 됩니다. 수면은 중앙이 낮아지고 주위가 높아지게 됩니다. 펌프도 아래 그림과 같이 실험장치와 같습니다. 회전차를 회전시키면 물에 원심력을 주어 실험과 같이 펌프 내의 압력을 높여주며 연속적으로 외부로 물을 내보내는 것입니다.
펌프의 종류
- 터보형: 임펠러의 회전에 의해서 유입된 유체에 운동에너지가 전동기에 의해 부여되어 와류실로 들어가 압력 에너지로 변환되는 형식의 펌프입니다.
-원심식: 볼류트형, 터빈형 원심펌프
-사류식: 볼류트형, 디퓨져형 원심펌프 - 용적형: 왕복부, 회전부에 공간을 두어 이 공간 내에 유체를 넣으면서 내보내는 펌프입니다.
-왕복식: 피스톤, 플러 저, 다이아프램 등
-회전식: 기어, 베인, 나사, 캠, 스크루 등 - 특수형
-와류, 제트, 수격, 점성 등
펌프의 성능
펌프의 성능을 표시하는 수단으로써 성능 곡선도가 있습니다. 펌프의 성능 곡선은 펌프의 규정 회전수에서의 토출량과 전양정, 펌프효율, 소요 동력 등의 관계를 나타내는 것으로 아래 그림에서 예를 보이고 있습니다.
펌프의 비속도
펌프의 비속도란, 회전차의 상사성 또는 펌프특성 및 형식 결정 등을 논할 때 이용되는 값입니다. 회전차의 형상 치수 등을 결정하는 기본 요소는 펌프 전양정, 토출량, 회전수 3가지가 있으며, 비속도는 다음식으로 구할 수 있습니다.
비속도는 어떤 펌프의 최고 효율점에서의 수치에 의해 계산하는 값으로 정의되고, 그 점에서 벗어난 상태의 전양정 또는 토출량을 대입하여 구하여도 된다는 의미는 아닙니다. 단, 토출량에 대해서는 양흡입 펌프인 경우에 토출량의 1/2이 되는 한쪽의 유량으로 계산하고, 전양정에 대해서는 다단펌프인 경우 회전차의 1 단당의 양정을 대입하여 계산하여야 합니다.
회전수 변화와 펌프 성능의 변화
회전수를 변화시키면 펌프 성능은 일정한 법칙에 따라서 변화합니다. 펌프효율도 어느 정도 변화하지만, 일반적으로 기준 회전수의 20% 정도의 변동 범위에서는 그 효율 변화는 미소하므로 무시하여도 좋습니다.
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