펌프 개론 – 1. 기본 이론

Q x H 곡선

오른쪽 그림은 일반적은 펌프의 성능 곡선을 나타내고 있습니다. 이 곡선에서 X-축은 Q (유량), Y-축은 H (양정) 또는 p (압력)를 표시하고 있습니다.

Q = ㎥/H; l/s; ㎥/s;
H = mWc;
p = kPa

유효동력 곡선 (effect curve)

유효동력 곡선에서 Y-축은 P(유효동력), X-축은 Q를 표시하고 있으며 다음과 같은 식으로 표현됩니다.

η= 효율; ρ= 밀도;
g = 중력 가속도
P 곡선은 펌프 종류에 따라서 P1 또는 P2를
표시합니다.
P = W; kW; HP

NPSH 곡선

NPSH (Net Positive Suction Head) 곡선은 펌프에서의 압력 손실량을 나타냅니다. 이 곡선과 증기압력을 이용하면 펌프의 Cavitations을 방지할 수 있는 흡입압력을 계산할 수 있습니다.
NPSH 곡선에서 Y-축은 H (양정)이고 X-축은 Q (유량)를 나타냅니다.

효율 곡선

이 곡선은 펌프의 η(효율)을 % 단위로 나타내고 있습니다.
모든 펌프의 곡선들은 효율이 가장 높은“최고점(ηmax)”을 하나씩 가지고 있습니다.
펌프의 효율은 펌프의 크기 및 생산 품질/설치의 적합성에 따라서 달라집니다. 일반적으로 소형 펌프의 효율이 대형 펌프의 효율보다 떨어집니다.

공급 동력

P1은 펌프 시스템에 공급된 총 동력을 나타냅니다.
P2는 모터에서 나오는 동력 (축동력)입니다.
P1과 P2 값의 차이는 모터의 효율 (ηmo), 또는 모터의 효율 (ηmo) + 속도조절 효율 (ηreg)을 나타냅니다.
P3은 펌프에 전달되는 동력입니다.
P4는 수력학적 동력 (Q x H)을 나타냅니다.
P3과 P4 값의 차이는 펌프의 효율 (ηpu)을 나타냅니다

운전점

운전점은 Q-H 곡선과 시스템 특성 곡선이 교차하는 지점입니다.

시스템 특성

시스템 특성 곡선은 시스템의 압력 손실량을 유량에 따라 나타낸 곡선입니다. 이 곡선의 시작점은 시스템의 종류에 따라서 달라집니다.
a. 폐쇄형 시스템 (액체 순환 시스템)의 경우에는 이 곡선이 항상 0.0 좌표 (유량 0, 양정 0)에서 시작합니다.
b. 개방형 시스템 (액체 이송 시스템)의 경우에는 Hgeo (위치적인 높이)에 따라서 곡선의 시작점이 달라집니다.

시스템 특성

펌프를 병렬로 연결하면 전체 시스템 곡선의 H값은 감소됩니다.

시스템 특성

펌프를 직렬로 연결하면 전체 시스템 곡선의 H값은 증가합니다.

시스템 특성

시스템 특성 곡선의 공통적인 특징은 Q(유량)와 H(양정)사이에 일정한 관계가 있음을 나타냅니다.
즉, Q가 일정한 수준으로 감소되면 H도 일정한 수준으로 감소됩니다.

병렬로 연결된 펌프

펌프를 병렬로 연결하면 Q가 증가합니다.
펌프를 수평방향으로 새로 추가하는 경우가 여기에 해당됩니다.
동일한 종류의 펌프 2 대를 병렬로 연결하면 Q는 두 배가 되지만, H는 증가하지 않습니다.
이러한 연결 방법은 일반적인 시스템에서 흔히 사용되고 있습니다.

직렬로 연결된 펌프

펌프를 직렬로 연결되면 H가 증가합니다.
펌프를 수직방향으로 새로 추가하는 경우가 여기에 해당됩니다.
동일한 종류의 펌프 2 대를 직렬로 연결하면 H는 두 배가 되지만 최고 Q 값은 증가하지 않습니다.
이러한 연결 방법은 다단 펌프 시스템에서 흔히 사용되고 있습니다.

펌프의 기본 이론

펌프의 실제 운전곡선
구동되는 펌프의 실제운전곡선은 펌프 성능 곡선에서 시스템 특성 곡선 만큼의 값을 제하여 작성한 곡선으로서 펌프의 실제운전특성을 나타냅니다.
(Pu – C = X)
이 곡선은 시스템의 수력학적 연결을 도식적으로 보여줍니다.

펌프의 회전수

펌프의 회전수 (n)가 변하면 펌프 곡선도 변하게 됩니다.

각 변수간의 관계

각 변수간의 관계는 다음 공식으로 나타낼 수 있습니다.
Q1/Q2 = n1/n2
H1/H2 = (n1/n2)2
P1/P2 = (n1/n2)3

Calculated duty point

계산을 통해 찾아낸 운전점 수력학적 관계 여기서는 도식적인 방법 및 구동펌프 곡선을 사용하여 시스템에 가장 적합한 펌프를 한 대 이상 선정하는 예를 보여 주고 있습니다. 두 대의 펌프를 통하여 시스템의 구성품(보일러)에서 손실된 압력을 보충해 줍니다.
위의 그림에는 최대 유량을 보장해 줄 수 있도록 선정된 펌프들의 최대 양정이 표시되어 있습니다. 유량을 제한하기 위해서는 방열기 시스템의 양정을 조절해 주어야 합니다.