원심 펌프 입문서, 1부

Aug 03, 2023

Pumps & Systems 2월호의 주제는 "기본으로 돌아가기"입니다. 이에 따라 이번 달 칼럼에서는 원심 펌프의 기본 사항 중 일부를 검토할 것입니다. 원심 펌프는 회전 역학 펌프의 동역학 등급에 속합니다.

나는 처음에 독자가 케이싱/볼류트 내부에 모두 장착된 샤프트에 부착된 임펠러의 기본 시각적 개념을 가지고 있다고 가정합니다. 이미지 1을 참조하세요.

펌프 샤프트는 드라이버 샤프트 자체이거나 드라이버에 연결될 수 있습니다. 드라이버는 일반적으로 전기 유도 모터이지만 엔진, 증기 터빈 또는 기타 다양한 유형의 원동기 중 하나일 수도 있습니다.

초기 전체 요약으로 임펠러는 속도를 증가시켜 유체의 에너지 수준을 증가시킵니다. 유체가 임펠러를 떠나면 케이싱은 속도를 압력으로 변환합니다.

펌프는 실제로 기본적인 과학적 원리에 따라 작동합니다. 운전자의 재량에 따라 드라이버가 회전(기계적 에너지)하여 펌프 샤프트와 부착된 임펠러도 회전하게 됩니다.

회전하는 임펠러는 유체의 움직임(속도)을 시작하는 주변 유체에 운동 에너지를 전달합니다. 유체 속도는 임펠러를 통해 중앙의 눈에서 외경의 베인 가장자리까지 이동하는 동안 실질적으로 증가합니다.

임펠러에 의해 전달되는 유체 속도를 계산하는 쉬운 공식이 있습니다. 이는 속도와 직경의 간단한 함수입니다(식 1 참조). 임펠러의 속도가 증가하거나 임펠러의 직경이 증가하면 유체의 속도가 증가하고 그 반대의 경우도 마찬가지라는 직접적인 관계에 주목하십시오.

펌프 내부에서 발생하는 프로세스의 다음 단계 보기로서 회전하는 임펠러(운동 에너지)가 유체에 운동(속도)을 전달합니다.

유체가 임펠러 베인 팁을 떠나 케이싱에 걸리면(수집) 케이싱은 속도 에너지를 압력 에너지(수두)로 전환합니다. 간단히 말해서, 유체의 속도 에너지는 케이싱에서 압력 에너지로 변환됩니다. 압력 에너지는 수두(H)로도 정의됩니다.

이 현상을 다른 기술적 관점에서 살펴보기 위해 에너지 보존의 제1법칙을 사용할 수도 있습니다. "에너지는 생성되거나 파괴될 수 없으며 단지 형태만 바뀔 수 있습니다."

추가적으로 유체 역학의 역학 분야를 보완적으로 우리는 베르누이의 원리를 알고 있습니다. 베르누이의 원리는 가장 간단한 형태로 속도가 낮아지면 압력은 증가하고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 다시 말하지만, 이는 에너지 보존 때문입니다.

원심 펌프는 실제로 시스템 압력 자체를 생성하는 것이 아니라 흐름을 생성한다는 점에 유의하십시오. 배출 게이지에서 측정하는 압력은 실제로 생성된 흐름에 대한 시스템 저항의 결과입니다.

배출 플랜지에 연결된 시스템이 없다면 실제 압력이 발생하지 않습니다. ("시스템"은 다양한 높이, 압력, 파이프, 구성 요소 및 밸브의 집합체입니다.)

원심 펌프의 에너지를 측정하기 위해 압력 대신 수두를 사용하는 가장 간단한 설명은 액체의 중량/비중(SG)이 변하면 펌프의 압력은 변하지만 수두는 변하지 않는다는 것입니다.

결과적으로, 헤드라는 용어를 사용하여 중질(SG 1.2~1.5의 아황산)이든 경질 탄화수소(SG 0.7의 휘발유)이든 펌프의 성능(뉴턴 유체라고 가정)을 항상 설명할 수 있습니다.

펌프 운전자는 펌프 양쪽의 게이지 압력 차이를 모니터링하여 펌프의 상태와 성능을 측정합니다.

모든 유체가 SG가 일정하고 동일하다면 펌프 토출 압력을 표현하는 단위는 역효과나 부정확한 영향이 거의 또는 전혀 없이 압력으로 표현될 수 있습니다. 그러나 유체에는 서로 다른 SG가 있으므로 헤드라는 용어를 사용해야 합니다.

우리가 펌핑하는 것이 물뿐이라 할지라도 SG는 온도 변화의 모든 정도에 따라 변한다는 것을 인식하십시오. 머리는 에너지 수준이고 압력은 단순히 힘이라는 점에 유의하고 구별하십시오.