상하수도 102회. 펌프 유효흡입수두

답 1. 유효흡입수두(NPSH, Net positive suction head)의 개요

- 유효흡입수두란 펌프 시스템에서 액체를 흡입하면서 흡상높이를 높일 수 있는 여유를 말함

- 공동현상의 방지를 위해, 펌프가 수증기를 증발시키지 않고 이용할 수 있는 유효흡입수두 (NPSHav)가 펌프의 회전차 입구에서 발생하는 손실 등으로 인하여 펌프가 필요로 하는 최소한의 유효흡입수두(NPSHre)보다 커야 함

답 2. 유효흡입수두 산정방법

- NPSHav(available)와 NPSHre(require) : 수두(m) 혹은 압력(bar)으로 표시

1) NPSHav(available, 펌프가 이용할 수 있는 유효흡입수두)

여기서, Ha : 대기압(10.33m), Hvp : 포화증기압(20℃에서 0.24m)

Hs : 흡입 실양정(m), Hf : 흡입관의 손실수도(m)

2) NPSHr(required, 펌프가 필요한 유효흡입수두)

- 펌프의 회전차 입구에 유입된 액체는 회전차 입구에서 가압되기 전에 일시적인 압력강하가 발생하는데, 이 때 공동현상이 발생하지 않는 수두를 펌프의 요구(필요) 흡입수두라 함

(1) 흡입비 속도법

여기서, N : 펌프의 회전수(rpm)

Q : 펌프의 토출량(㎥/min)

S : 흡입비 속도(㎥/min·m·rpm)

(2) Thoma 계수법

여기서, σ : Thoma의 cavitation 계수(Ns와 관계)

H : 펌프의 전양정

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답 3. 공동현상(Cavitation)발생과의 관계

1) 공동의 정의

- 펌프 흡입구 부분의 압력이 그 온도의 물의 포화증기압보다 작은 경우 액체가 증발하여 공동이 발생하는 현상

- 이 공동부분이 수류를 따라 이동하여 고압부에 도달하면 순식간에 소멸되어 주위의 액체가 유입되어 충격이 발생되는 현상

→ 회전차가 파손되거나 소음 및 진동발생, 양수량 감소 또는 양수불능 상태 발생

2) 공동현상 발생과의 관계

- NPSHav가 NPSHre보다 작은 경우 공동현상 발생

- 공동현상의 방지

(1) 펌프가 이용할 수 있는 유효흡입수두(NPSHav)의 증가

- NPSHav – NPSHre = 1.0 ~ 1.5m 이상 또는 NPSHav ≥ 1.3 NPSHre을 유지

2) 펌프가 필요로 하는 유효흡입수두(NPSHre)의 감소

- 관련인자 : 펌프의 구조, 비회전도 등 펌프의 고유 성능에 관계

→ 펌프 임펠러의 형상 개선, 회전수 조절, 비회전도(Ns)의 감소, 양흡입펌프의 채택

 

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