원심 펌프

개요

원심 펌프는 회전하는 임펠러를 통해 유체를 가속하여 회전 기계 에너지를 운동 에너지로 변환합니다. 유체는 임펠러 아이를 통해 들어와 높은 속도로 반경 방향 바깥쪽으로 던져진 다음 볼루트 케이싱 내에서 감속되어 운동 에너지가 압력 에너지로 변환됩니다. 결과 토출 압력은 배관 시스템의 흐름 저항을 반영합니다 — 펌프 자체는 압력이 아닌 흐름을 생성합니다.

액체 기둥 미터로 측정된 수두는 주어진 임펠러 직경과 속도에서 유체 밀도와 관계없이 일정하게 유지되므로 선호되는 성능 지표입니다. 반면 압력은 유체 비중에 따라 확장됩니다.

차단 수두는 토출 흐름이 차단되었을 때 펌프가 유체를 들어 올릴 수 있는 최대 높이이며 주로 임펠러 외경과 샤프트 속도에 의해 결정됩니다.

주요 공식

수력 전력

$P = \frac{Q \cdot H \cdot \rho \cdot g}{\eta}$

사용 가능한 순양정흡입수두

$NPSH_a = \frac{P_s}{\rho g} + \frac{v_s^2}{2g} - \frac{P_v}{\rho g}$

발생 총 수두

$h = \frac{p_2 - p_1}{\rho g} + \frac{v_2^2}{2g}$

상사 법칙(속도 스케일링)

$Q \propto n, \quad H \propto n^2, \quad P \propto n^3$

유량은 속도에 선형으로, 수두는 제곱으로, 전력은 세제곱으로 변합니다.

변수

펌프 수두 유형

펌프 효율

펌프 효율은 액체에 전달되는 수력 전력과 펌프에 공급되는 축 전력의 비율입니다. 효율은 유량에 따라 변하며 일반적으로 최고 효율 지점(BEP) 근처에서 최고조에 달합니다. BEP에서 멀리 작동하면 전력 소비, 진동, 베어링 하중, 재순환 위험이 증가합니다.

펌프 전력 계산기

단위 변환기

복원된 원본 소스 표

원본 소스 추출에는 원심 펌프 공학 데이터 행이 없는 공유 사이트 레이아웃/검색 표 마크업이 포함됩니다. 비실질적 UI 행은 의도적으로 제외됩니다. 실질적 소스 콘텐츠는 공식, 계산기, 참고 사항, 아래 원본 이미지로 보존됩니다.

대화형 펌프 전력 차트

소스 이미지 pump_power.png는 SI 및 야드파운드법 단위의 펌프 전력을 비교합니다. 아래 대화형 차트는 1000 kg/m3 및 75% 펌프 효율의 물에 대한 동일한 수력 관계를 나타냅니다.

원본 소스 이미지

다음 원본 소스 이미지는 시각적 참조 자료를 잃지 않기 위해 보존됩니다. 이미지에 차트 또는 표 데이터가 포함된 경우 추출된 값은 페이지 표, 계산기 또는 대화형 차트로 표현됩니다. 나머지 이미지는 시각적 소스 참조로 유지됩니다.

공학 참고 사항

• 수두는 유체 밀도와 무관합니다. 물로 생성된 펌프 성능 곡선은 동일한 속도의 모든 뉴턴 유체에 적용됩니다. 전력 요구 사항만 비중에 따라 변합니다.
• 펌프는 압력이 아닌 흐름을 생성합니다. 토출 압력은 하류 저항에 대한 시스템 응답입니다. 밸브를 조이면 유량이 줄어들면서 게이지 압력이 증가합니다.
• NPSH 여유가 중요합니다. 사용 가능한 NPSH는 캐비테이션을 피하기 위해 펌프 곡선의 필요한 NPSH보다 편안한 여유(일반적으로 최소 0.5–1.0 m)만큼 초과해야 합니다. 캐비테이션은 소음, 진동, 임펠러 침식을 유발합니다.
• 상사 법칙 한계. 정격 RPM의 ±20% 내 속도 변화는 상사 법칙 적용에 일반적으로 안전합니다. 더 큰 변화는 작동 지점을 곡선의 안정 영역 밖으로 이동시킬 수 있습니다.
• 효율은 듀티 지점에 따라 변합니다. 모든 원심 펌프는 최고 효율 지점(BEP)을 가집니다. BEP에서 멀리 작동하면 베어링과 씰 하중, 진동, 에너지 소비가 증가합니다.
• 점도 보정. 물보다 훨씬 더 점성이 높은 유체(예: 약 10 cP 이상의 오일)의 경우 펌프 수두, 유량, 효율을 수력 연구소 표준에 따라 보정해야 합니다. 상사 법칙만으로는 충분하지 않습니다.

참고 자료

• 원본 소스 — Engineering ToolBox: 원심 펌프