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유효흡입수두와 요구흡입수두 | ||
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유체기계분야에서 가장 큰 문제점으로 지적되는 물리적인 현상은 여러 가지 있지만 그 중에서 펌프의 기포흡입은 가장 골치아픈 문제거리중의 하나이다. 양수펌프업체의 카달로그를 보면 유효흡입수두와 요구흡입수두라는 단어를 필수적으로 볼 수 있는데 이 내용은 아래와 같은 재미있는 물리적 현상에서 기인되었다고 볼 수 있다. 모든 유체펌프(집에 있는 지하수 펌프로 포함한다 하자) 흡입측에 기체(기포라 생각하자)가 있으면 물을 양수할 수 없다. 물이 일정온도로 유지되고 있을 때 그 물에는 항상 크고 작은 압력이 있으므로 그 압력을 조금씩 내리게 되면 어느 값에서 기화하는 포화증기압상태가 된다. 포화증기압을 잠깐 설명하면 물의 끓음의 원리를 이해해야 한다. 정적하에 물이 담긴 용적에 압력을 이용하게 되면(압을 제거하는 방법으로 열을 가하는 방법을 사용하였다) 일정온도상(100도 정도)에서 물 내적으로 기포가 분리되기 시작하는데 이 상태를 습포화증기(습증기)라 하고 계속 압이 떨어지면 물 내부의 모든액체가 증기로 기화되어 액상은 존재하지 않게 된다. 이를 건포화증기(건증기)라 한다. 습증기까지는 온도가 올라가지 않으나 건증기상태에서는 다시 온도가 증가한다. 이 상태를 과열증기(super vaper) 라 한다. 베르누이는 이런 액상에서 기화로의 상변화를 밝혀내었고 이 원리로 인해 우린 모든 액상에서 작동하는 회전기계류에 대해 이른바 캐비테이션의 점침식현상에 대해서 대비할 수 가 있었던 것이다. 또 온도와 압력은 반비례한다는 보일의 법칙도 함께 생각할 수 있다. 다시 본론에 들어가면 펌프에서의 흡입구, 토출구에서의 압력차이는 바로 액상의 기포화로 연결되어 양수성능을 저하시키거나 캐비테이션에 의해 임펠러(회전 깃)의 점침식을 유발시키는 것이다. 이런 유체기계에서 펌프 입구측 절대압이 포화증기압보다 얼마나 여유가 있는 지의 여부값을 유효흡입수두(m) 로 나타내고 펌프입구 에서 임펠러 외부에 이르러 물의 흐름이 임펠러 날개에 부딪치던가 또는 물의 속도가 빨라지던가 하여 절대압이 더 낮아지게 되어 액상의 기포 분리로 결국 양수는 불가능한데 이 임펠러 입구에서 낮아지는 압력을 고려한 것이 필요 흡입수두이다. ------------- 요점정리 ---------------------------------------- 유효흡입수두(NPSH av) : 펌프 흡입구 플랜지쪽의 절대압이 그 액체의 포화증기압보다 얼마나 높은 가를 나타내는 것을 말한다. 즉 앞으로 얼마나 압력이 내려가면 액체가 기체로 변하는 가 하는 것으로 액체가 기체로 변하는 포화증기압까지 얼마나 여유가 있나 하는 그 여유 값으로 몇 m 로 하며 설비상 이용할 수 있는 유효흡입수두라 한다 필요 흡입수두(NPSH re) : 임펠러 입구부근까지 유입된 액체는 임펠러에서 가압되기 전에 일시적인 압력강하가 발생하는데 이에 해당하는 수두를 말한다. 결론 : 정리한 내용을 요약하면 아래와 같은 결론을 내릴 수 있다. 필요 흡입수두는 각 펌프에 대한 고유한 값으로 펌프흡입성능의 비교에 사용되며 보통 이 필요 흡입수두가 적을 수록 좋은 펌프라고 하며 이것은 펌프 임펠러 입구부에서 압력저하 값이 적고 흡입측의 액체 끊어짐이 적게 되고 필요 흡입수두가 큰 펌프보다 회전수를 빨리 할 수 있으며 따라서 펌프를 소형으로 할 수 있다. 설계자에겐 큰 매리트가 되는 부분이다. 또 필요흡입수두는 회전수가 빠를수록 토출량이 많을 수록 큰 값이 된다. 따라서 필요흡입수두를 작게 하려면 양흡입을 사용하기도 하고 임펠러 입구측에 인듀서를 부착하여 필요 흡입수두를 극단적으로 적게 하는 방법이 사용된다. 
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| Toal 65 |
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