원심펌프의 동력계산, 효율 및 손실(제반손실)

1. 원심 펌프의 설계

1) 설계조건 결정

• 수송유체의 구분(점도, 고형물, 농도)
• 수송유체의 성질 및 특성검토
• 펌프의 실양정 및 송출유량, 기종 형식의 선정
• 펌프의 회전수
• 펌프 형식 및 토출량 결정
• 펌프의 원동기 종류

2) 용량 결정

가). 흡입 구경 검토

 

나). 토출 구경 검토

 

다). 전양정 계산

 

3) 펌프 소요동력 결정

 

4) 회전수 선정

 

5) 임펠러의 설계

가). 임펠러 입·출구

• 임펠러 외경, 입구경
• 임펠러 출구 폭 및 입구 폭
• 임펠러 출구 각 및 입구 각
• 임펠러 매수 및 두께

나). 축경(d)

 

2. 펌프의 기타손실

1) 수력 손실(Hydraulic power loss)

가). 충돌 손실(임펠러 입·출구) : 유체가 임펠러로 유입될 때 접선 방향 유입과정에서 속도변화에 따른 충돌 손실로 임펠러 출구에서 급격한 속도 변화 발생으로 충돌 손실 증가

나). 마찰 손실 : 펌프 흡입구에서 송출구에 이르는 펌프 내 유로 전체의 마찰 손실

다). 부차적 손실 : 임펠러, 안내깃, 케이싱, 송출구를 흐르는 사이 마찰과 와류에 의한 수두 손실

 

2) 누설 손실(Leakage power loss)

회전부와 펌프 케이싱 고정부 사이의 간극으로  압력이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 유량 손실이 발생한다.

가). 누설 발생부

• 임펠러 입구부 케이싱과 임펠러 틈새(Wearing ring부)
• 축추력 평형 장치부
• 축봉장치
• 밀봉용 압력수

나). 손실 감소법 : 펌프의 체적효율을 저하시키지 않으려면 간극에서의 누설유량을 가능한 적게하기 위해 틈새를 작게,   간극은 길게하고 가능한 구부러지게 한다.

 

3) 기계 손실(Mechanical power loss)

가). 베어링 마찰손실

나). 축봉 마찰 손실 : 일부 누설 허용

• 누설량을 적게하면 마찰력 증대
• 소형 펌프에서 그랜드 패킹을 과다하게 조이면 축동력의 3%이상 손실 발생

4) 원판 마찰 손실

가). 임펠러 회전에 의해 바깥쪽에 액체에 의한 마찰 손실로 축동력의 2~10%정도 소비된다.

나). Ns(비속도)가 작은 펌프일수록 크다.

다). 손실 감소법

• 주철 케이싱부에 도료 도포
• 원판 연마
• 원판과 케이싱의 다듬질 정도 개선
• 주철 원판의 녹 제거 또는 교체