펌프 시스템의 중요한 특성은 무엇입니까

 펌프 등급은 무엇을 의미합니까? 그리고 펌프의 최적 작동 지점은 무엇입니까?

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다양한 유형의 원심 펌프 시스템

여러 유형의 원심 펌프 시스템이 있습니다. 여기에는 표시되지 않은 이러한 시스템에 연결할 수있는 모든 종류의 장비를 포함하여 다양한 변형이 있습니다. 결국 펌프는 중요하고 중요하지만 프로세스의 단일 구성 요소 일뿐입니다. 펌프의 역할은 원하는 유속으로 시스템을 통해 유체를 이동하기에 충분한 압력을 제공하는 것입니다.

압력, 마찰 및 흐름은 펌프 시스템의 세 가지 중요한 특성입니다.

압력은 유체의 이동을 담당하는 원동력입니다. 마찰은 유체 입자를 늦추는 힘입니다. 유량은 단위 시간당 변위되는 부피의 양입니다. 적어도 펌프 산업에서 북미의 흐름 단위는 분당 US 갤런 USgpm입니다. 이제부터는 분당 갤런 또는 gpm을 사용합니다. 미터법에서 유량은 초당 리터 (L / s) 또는 시간당 미터 입방체 (m3 / h)입니다. 

펌프 압력은 영국식 시스템에서는 평방 인치당 파운드 (psi)로, 미터법에서는 킬로 파스칼 (kPa)로 표시되는 경우가 많습니다.

영국식 측정 시스템에서는 단위 psig 또는 평방 인치당 파운드 게이지가 사용됩니다. 즉, 압력 측정은 로컬 대기압에 상대적이므로 5psig는 로컬 대기압보다 5psi 높습니다. 미터법에서 kPa 단위 눈금은 절대 압력 측정의 눈금이며 kPag는 없지만 많은 사람들이 kPa를 지역 대기에 대한 상대적 측정으로 사용하고 이것을 지정하는 것을 귀찮게하지 않습니다. 이것은 미터법의 잘못이 아니라 사람들이 그것을 사용하는 방식입니다. 압력 손실 또는 압력 강하라는 용어가 자주 사용되며 이는 마찰로 인한 시스템의 압력 감소를 나타냅니다. 예를 들어, 정원 호스와 같은 높이에있는 파이프 또는 튜브에서 압력은 수도꼭지에서 높고 호스 출구에서 XNUMX입니다.이 압력 감소는 마찰로 인한 것이며 압력 손실입니다.

압력 및 유량 장치 사용의 예로 가정용 수도 시스템에 사용할 수있는 압력은 수처리 시설과 관련하여 위치에 따라 크게 다릅니다. 30 ~ 70 psi 이상으로 다양합니다. 다음 표는 파이프 또는 튜브가 주 수압 공급 장치에 대한 연결과 동일한 수준으로 유지되고 길이가 100 피트 인 경우 다양한 파이프 크기에 대해 얻을 수있는 예상 유량을 제공합니다.

펌프 압력은 마찰 및 고도 차이를 극복하는 원동력을 제공합니다.

시스템을 통해 유체를 구동하는 역할을하며 펌프가 압력을 제공합니다. 유체 입자가 서로 가까워지면 압력이 증가합니다. 예를 들어, 소화기 작업에서 또는 내부의 액체 화학 물질을 가압하기 위해 에너지를 소비 한 경우 해당 에너지를 저장하고 나중에 사용할 수 있습니다. 열려있는 용기 내에서 액체를 가압 할 수 있습니까? 예. 좋은 예가 주사기입니다. 플런저를 아래로 누르면 압력이 증가하고 밀어야합니다. 주사기 몸체에 많은 압력을 생성하기 위해 유체가 바늘을 통해 이동할 때 충분한 마찰이 있습니다.

펌프 시스템의 마찰이란 무엇입니까?

마찰은 유체에서도 항상 존재하며 물체의 움직임에 저항하는 힘입니다.

단단한 표면에서 솔리드를 이동하면 물체와 표면 사이에 마찰이 발생합니다. 바퀴를 달면 마찰이 줄어 듭니다. 물과 같이 움직이는 유체의 경우 마찰이 훨씬 적지 만 긴 파이프에서는 중요해질 수 있습니다. 시린지 예에서와 같이 유량이 높고 직경이 작은 짧은 파이프의 경우 마찰이 높을 수도 있습니다.

유체에서는 파이프 내에서 서로 다른 속도로 이동하는 유체 층간에 마찰이 발생합니다. 유체 속도는 파이프 벽 근처보다 파이프 중앙에서 더 높은 자연스러운 경향이 있습니다. 점성 유체 및 부유 입자가있는 유체의 경우에도 마찰이 높습니다.

마찰은 다음에 따라 달라집니다.

– 파이프 내 유체의 평균 속도
– 점도
– 파이프 표면 거칠기

이러한 매개 변수 중 하나가 증가하면 마찰이 증가합니다.

시스템 내 총 마찰 에너지를 극복하는 데 필요한 에너지의 양은 필요한 유속을 달성하려는 경우 펌프에서 공급해야합니다. 산업 시스템에서 마찰은 일반적으로 펌프의 에너지 출력에서 ​​큰 부분을 차지하지 않습니다. 일반적인 시스템의 경우 전체의 약 25 %입니다. 훨씬 높아진다면 시스템을 검사하여 파이프가 너무 작은 지 확인해야합니다. 그러나 모든 펌프 시스템은 다르며 일부 시스템에서는 마찰 에너지가 펌프 에너지의 100 %를 나타낼 수 있습니다. 이것이 펌프 시스템을 흥미롭게 만드는 이유입니다. 가정용 시스템에서 마찰은 펌프 에너지 출력의 더 큰 부분을 차지할 수 있으며, 파이프의 동일한 평균 유체 속도에 대해 작은 파이프가 큰 파이프보다 더 높은 마찰을 생성하기 때문에 전체의 최대 50 %까지 가능할 수 있습니다 (이 뒷부분의 마찰 차트 참조). 지도 시간).

마찰의 또 다른 원인은 A 지점에서 B 지점으로 유체를 공급하는 데 필요한 모든 피팅 (엘보, 티, y 등)입니다. 각 피팅은 유체 유선에 특별한 영향을 미칩니다. 예를 들어, 팔꿈치의 경우, 팔꿈치의 좁은 내부 반경에 가장 가까운 유체 입자가 파이프 표면에서 떨어져 나와 에너지를 소비하는 작은 소용돌이를 형성합니다. 이 에너지 손실은 하나의 팔꿈치에 대해 작지만 여러 개의 팔꿈치와 다른 피팅이있는 경우 전체가 중요해질 수 있습니다. 일반적으로 전체 파이프 길이로 인해 전체 마찰의 30 % 이상을 차지하는 경우는 거의 없습니다.

펌프 시스템의 에너지 및 수두

에너지와 수두는 펌프 시스템에서 자주 사용되는 두 가지 용어입니다.

우리는 다른 어떤 방법보다 쉽기 때문에 펌프 시스템에서 액체의 움직임을 설명하기 위해 에너지를 사용합니다. 펌프 시스템에는 압력, 고도, 마찰 및 속도의 네 가지 형태의 에너지가 있습니다.

액체가 용기를 완전히 채우고 그 무게가 압력 인 표면에 분산되는 힘을 생성하기 때문에 압력이 저장소 바닥에서 생성됩니다. 이러한 유형의 압력을 정압이라고합니다. 압력 에너지는 액체 또는 가스 입자가 서로 약간 더 가깝게 이동하여 그 결과 주변 환경에서 바깥쪽으로 밀릴 때 축적되는 에너지입니다. 좋은 예는 소화기입니다. 액체를 용기에 넣은 다음 가압하는 작업이 수행되었습니다. 용기가 닫히면 압력 에너지를 나중에 사용할 수 있습니다.

고도 에너지 액체가 특정 높이에있을 때 사용할 수있는 에너지입니다. 방전 시키면 터빈이 전기를 생산하는 것과 같은 유용한 것을 구동 할 수 있습니다.

마찰 에너지 시스템의 파이프 및 피팅을 통한 액체 이동으로 인해 환경으로 손실되는 에너지입니다.

속도 에너지 움직이는 물체가 가진 에너지입니다. 투수가 야구를 던지면 운동 에너지라고도하는 속도 에너지를줍니다. 정원 호스에서 물이 나오면 속도 에너지가 있습니다.

 

세 가지 형태의 에너지 : 고도, 압력 및 속도는 액체에서 서로 상호 작용합니다.

고체 물체의 경우 사용 가능한 모든 공간을 채우는 액체처럼 바깥쪽으로 확장되지 않기 때문에 압력 에너지가 없으므로 동일한 종류의 압력 변화를받지 않습니다.

펌프가 공급해야하는 에너지는 마찰 에너지에 상승 에너지를 더한 것입니다.

펌프 에너지 = 마찰 에너지 + 엘리베이터 에너지

이제 머리는 어떻습니까? 머리는 실제로 에너지 사용을 단순화하는 방법입니다. 에너지를 사용하려면 변위 된 물체의 무게를 알아야합니다.

고도 에너지 EE는 물체의 무게 W x 거리 d입니다.

EE = W xd

마찰 에너지 FE는 마찰력 F x 액체가 변위되는 거리 또는 파이프 길이 l :

FE = F xl

머리는 에너지를 무게로 나눈 값 또는 물체를 대체하는 데 사용되는 에너지의 양을 무게로 나눈 값으로 정의됩니다. 고도 에너지의 경우 고도 헤드 EH는 다음과 같습니다.

EH = W xd / W = d

마찰 에너지의 경우 마찰 헤드 FH는 마찰 에너지를 변위 된 액체의 무게로 나눈 값입니다.

FH = FE / W = F xl / W (그림 9b 참조)

마찰력 F는 파운드 단위이고 W 무게도 파운드 단위이므로 마찰 헤드의 단위는 피트입니다. 이것은 마찰을 극복하기 위해 펌프가 제공해야하는 에너지의 양을 나타냅니다.

펌프의 토출측에 튜브를 부착하면 펌프 토출시 압력과 정확히 균형을 이루는 높이까지 액체가 튜브에서 상승합니다. 튜브에있는 액체의 높이의 일부는 필요한 높이 높이 (높이 높이)에 기인하고 다른 하나는 마찰 헤드입니다. 보시다시피 두 가지 모두 피트 단위로 표시되며 이것이 측정 방법입니다.

펌프 정적 헤드 란?

Webster의 머리에 대한 사전 적 정의는“높이에 비축 된 물의 몸”입니다.

제국 시스템에서는 피트로, 미터법에서는 미터로 표시됩니다. 높이와 무게 때문에 유체는 낮은 지점에서 압력을 생성합니다. 저수조가 높을수록 압력이 높아집니다.

저장소 바닥의 압력 양은 모양과 무관하며 동일한 액체 레벨에 대해 바닥의 압력은 동일합니다. 복잡한 배관 시스템에서는 높이를 안다면 항상 바닥의 압력을 알 수 있기 때문에 이것은 중요합니다.

액체를 더 높은 수준으로 옮기기 위해 펌프를 사용하는 경우 일반적으로 액체는 낮은 지점 또는 그에 가깝습니다. 정적 수두라고하는 저수지의 수두는 펌프가 시작되면 극복해야하는 펌프에 압력을 생성합니다.

토출 탱크와 흡입 탱크에 의해 생성 된 압력 에너지를 구별하기 위해 토출 측의 헤드를 토출 정적 헤드라고하고 흡입 측에서는 흡입 정적 헤드라고합니다.

일반적으로 액체는 흡입 탱크에서 배출 탱크로 옮겨집니다. 흡입 탱크 유체는 펌프를 돕는 펌프 흡입에 압력 에너지를 제공합니다. 펌프 자체가 공급해야하는 압력 에너지의 양을 알고 싶으므로 흡입 헤드에서 제공하는 압력 에너지를 뺍니다. 정적 수두는 배출 탱크 유체 표면의 높이에서 흡입 탱크 유체 표면을 뺀 차이입니다. 정적 수두는 펌프의 양쪽에서 사용할 수있는 압력 에너지가 고려되었음을 나타 내기 위해 총 정적 수두라고도합니다.

관례 상 흡입 및 토출 플랜지 또는 펌프의 연결부 사이의 높이 차이가 있기 때문에 정적 수두가 흡입 플랜지 높이에 대해 측정된다는 데 동의했습니다.

배출 파이프 끝이 대기에 개방 된 경우 정적 수두는 파이프 끝을 기준으로 측정됩니다.

때때로 토출 파이프 끝이 잠기면 정적 수두가 토출 탱크 유체 표면과 흡입 탱크 유체 표면 사이의 높이 차이가됩니다. 시스템의 유체는 연속 매체이고 모든 유체 입자는 압력을 통해 연결되기 때문에 토출 탱크 표면에있는 유체 입자가 펌프 토출시 축적 된 압력에 기여합니다. 따라서 방전 표면 고도는 정적 수두에 대해 고려해야하는 높이입니다. 배관 끝단이 잠긴 경우 정적 수두를 계산하기위한 고도로 배출 배관 끝단을 사용하는 실수를 피하십시오.

참고 : 토출 파이프 끝이 잠긴 경우 펌프가 정지 될 때 역류를 방지하기 위해 펌프 토출에 체크 밸브가 필요합니다.

정적 헤드는 배출 탱크 (파이프 끝이 잠긴 것으로 가정) 또는 흡입 탱크 또는 둘 다의 표면을 들어 올려 변경할 수 있습니다. 이러한 모든 변화는 유량에 영향을 미칩니다.

정적 수두를 처음부터 끝까지 액체 입자를 따라 정확하게 결정하기 위해 시작은 거의 항상 흡입 탱크의 액체 표면에서 이루어지며이를 입구 높이라고합니다. 끝은 개방 대기와 같은 고정 된 압력을 가진 환경을 만날 때 발생하며,이 지점은 배출 고도 끝 또는 출구 고도입니다. 두 고도의 차이는 정적 수두입니다. 출구 고도가 입구 고도보다 낮을 수 있기 때문에 정적 수두는 음수 일 수 있습니다.

유속은 고도 차이 또는 정적 수두에 따라 다릅니다.

동일한 시스템의 경우 유량은 정적 수두에 따라 달라집니다. 배관 끝단 높이가 높으면 유량이 낮아집니다 (그림 10 참조). 이것을 약간 위로 경사가있는 언덕 위의 자전거 타는 사람과 비교하면 그의 속도는 적당 할 것이고 도로에서 바퀴의 마찰과 고도 변화를 극복하기 위해 공급할 수있는 에너지의 양에 해당합니다.

흡입 탱크의 액체 표면이 파이프의 배출 끝과 같은 높이에 있으면 정적 수두가 11이되고 유량은 시스템의 마찰에 의해 제한됩니다. 이것은 평평한 도로에서 자전거를 타는 사람과 동일하며 그의 속도는 바퀴와 도로 사이의 마찰 량과 공기 저항에 따라 달라집니다 (그림 XNUMX 참조).

토출 파이프 끝이 흡입 탱크의 액체 표면보다 낮 으면 정적 헤드가 음이되고 유량이 높아집니다 (그림 13 참조). 음의 정적 수두가 크면이 고도 차이에 의해 제공되는 에너지가 사이펀의 경우처럼 펌프를 사용하지 않고 시스템을 통해 유체를 이동하기에 충분할 수 있으므로 펌프가 필요하지 않을 수 있습니다. 펌프 시스템 용어 참조). 비유하자면, 사이클리스트가 언덕 아래로 내려 오면 그는 저장된 고도 에너지를 잃어 버리고 점차적으로 속도 에너지로 변환됩니다. 그가 경사면에서 낮을수록 그는 더 빨리 간다.

펌프는 대부분 수두와 유량으로 평가됩니다.

토출 파이프 끝은 흐름이 멈추는 높이까지 올라갑니다. 이것은 제로 흐름에서 펌프의 헤드입니다. 우리는이 높이 차이를 피트 단위로 측정합니다. 헤드는 유량에 따라 다르지만이 경우에는 유량이 없어 마찰이 없기 때문에 펌프의 헤드는 흡입 탱크 표면에 대해 유체를 들어 올릴 수있는 최대 높이입니다. 유량이 없기 때문에 펌프가 생성하는 수두 (전체 수두라고도 함)는 정적 수두와 같습니다.

이 상황에서 펌프는 최대 압력을 전달합니다. 파이프 끝이 그림 10과 같이 낮아지면 펌프 유량이 증가하고 수두 (총 수두라고도 함)가 유량에 해당하는 값으로 감소합니다. 왜? 파이프 끝이 최대 고도에있는 상태에서 흐름이 XNUMX 인 지점에서 시작해 보겠습니다. 파이프 끝이 낮아져 흐름이 시작됩니다. 흐름이있는 경우 마찰이 있어야하며 마찰 에너지는 최대 총 수두에서 (손실되기 때문에) 차감되고 전체 수두가 감소합니다. 동시에 정적 수두가 감소되어 전체 수두가 더욱 감소합니다.

펌프를 구입할 때 유량이 XNUMX 일 때 발생하므로 펌프가 전달할 수있는 최대 총 양정을 지정하지 않습니다. 대신 필요한 유속에서 발생하는 총 수두를 지정합니다. 이 헤드는 흡입 탱크 유체 표면과 시스템의 마찰 손실과 관련하여 도달해야하는 최대 높이에 따라 달라집니다.

예를 들어, 펌프가 2 층에 욕조를 공급하는 경우 해당 수준에 도달 할 수있는 충분한 수두가 필요합니다.이 수두는 정적 수두와 파이프 및 피팅을 통한 마찰 손실을 극복하기위한 추가 양입니다. 가능한 한 빨리 수조를 채우고 싶다고 가정하면 수조의 탭이 완전히 열리고 저항이나 마찰 손실이 거의 없습니다. 이 욕조에 샤워 헤드를 공급하려면 샤워 헤드가 더 높고 욕조 탭보다 더 많은 저항을 제공하기 때문에 동일한 유량으로 더 많은 헤드가있는 펌프가 필요합니다.

운 좋게도 원심 펌프에는 다양한 크기와 모델이 있으며 원하는 유량에서 필요한 헤드와 정확히 일치하는 펌프를 구입할 수는 없습니다. 필요한 것보다 약간 더 많은 수두와 유량을 제공하는 펌프를 구입해야하며 적절한 밸브를 사용하여 유량을 조정해야합니다.

참고 : 펌프의 속도 나 임펠러 직경 또는 둘 모두를 늘려 더 많은 수두를 얻을 수 있습니다. 실제로 주택 소유자는 이러한 변경을 할 수 없으며 더 높은 총 양정을 얻으려면 새 펌프를 구입해야합니다.

유량은 마찰에 따라 달라집니다

동일한 시스템의 경우 유량은 배출 파이프의 크기와 직경에 따라 달라집니다. 넉넉한 크기의 배출 파이프가있는 시스템은 높은 유량을 갖습니다. 이것은 비울 탱크에 큰 파이프를 놓을 때 일어나는 일입니다. 매우 빠르게 배수됩니다.

파이프가 작을수록 흐름이 적습니다. 펌프가 파이프의 직경에 맞게 어떻게 조정됩니까? 결국 어떤 크기의 파이프가 설치 될지 모릅니다. 설치하는 펌프는 파이프 크기가 ​​그에 따라 조정 된 시스템에 대해 특정 평균 유량을 생성하도록 설계되었습니다. 임펠러 크기와 속도는 펌프가 특정 유량으로 액체를 공급하도록합니다. 동일한 흐름을 작은 파이프를 통해 밀어 넣으려고하면 토출 압력이 증가하고 흐름이 감소합니다. 마찬가지로 작은 튜브로 탱크를 비우려고하면 배수하는 데 오랜 시간이 걸립니다.

원심 펌프는 어떻게 압력을 생성합니까?

유체 입자는 흡입 플랜지 또는 연결부에서 펌프로 들어갑니다. 그런 다음 임펠러로 90도 회전하고 각 임펠러 베인 사이의 부피를 채 웁니다. 이 애니메이션은 그 지점에서 앞으로 유체 입자가 어떻게되는지 보여줍니다.

원심 펌프는 유체 입자를 고속으로 가속하여 압력을 생성하여 속도 에너지를 제공하는 장치입니다. 속도 에너지는 무엇입니까? 예를 들어 물체의 속도가 다른 물체에 미치는 영향을 표현하는 방법입니다. 축구 경기에서 태클 한 적이 있습니까? 다른 플레이어가 당신에게 다가오는 속도는 당신이 얼마나 세게 맞았는지 결정합니다. 플레이어의 질량도 중요한 요소입니다. 질량과 속도의 조합은 속도 (운동) 에너지를 생성합니다. 또 다른 예는 단단한 야구장을 잡는 것입니다. 아야 빠르게 움직이는 작은 야구에는 많은 속도가있을 수 있습니다. 고속으로 움직이는 유체 입자는 속도 에너지를 가지므로 정원 호스의 열린 끝 부분에 손을 대면됩니다.

펌프의 유체 입자는 임펠러 베인의 끝에서 고속으로 배출 된 다음 배출 연결부에 가까워지면 속도가 느려지고 속도 에너지의 일부가 손실됩니다. 속도 에너지의 감소는 압력 에너지를 증가시킵니다. 에너지를 낭비하는 마찰과는 달리 속도 에너지의 감소는 압력 에너지를 증가시키는 역할을하는데 이것이 에너지 절약의 원리입니다. 언덕 꼭대기에서 시작하는 사이클리스트에게도 똑같은 일이 일어나고, 고도를 잃으면 속도가 점차 증가합니다. 사이클리스트의 고도 에너지는 속도 에너지로 변환되고, 펌프의 경우 속도 에너지는 압력 에너지로 변환됩니다.

토출 관 끝단 높이가 변경되거나 배관 마찰이 증가 또는 감소 할 때 유량은 어떻게 변합니까? 이러한 변화는 흐름이 감소 할 때 펌프 출구의 압력을 증가시킵니다. 그렇지 않습니까? 글쎄, 그렇지 않고 그 이유를 알게 될 것입니다. 이 압력 변화에 펌프가 어떻게 조정됩니까? 즉, 외부 요인으로 인해 압력이 변할 경우 펌프는이 변화에 어떻게 반응합니까?

임펠러 베인의 회전 속도에 의해 압력이 생성됩니다. 속도는 일정합니다. 펌프는 시스템의 특정 조건 (예 : 유체 점도, 파이프 크기, 고도 차이 등)에 해당하는 특정 토출 압력을 생성합니다. 시스템에서 무언가를 변경하면 유량이 감소하는 경우 (예 : 토출 밸브 폐쇄), 임펠러 속도에 상응하는 감소가 없기 때문에 펌프 토출시 압력이 증가합니다. 펌프는 일정한 속도로 작동하기 때문에 초과 속도 에너지를 생성하고 초과 속도 에너지는 압력 에너지로 변환되고 압력이 상승합니다.

모든 원심 펌프는 그림 21에 표시된 것과 유사한 성능 또는 특성 곡선을 가지고 있습니다 (흡입 탱크의 수위가 일정하다고 가정). 이것은 펌프를 통과하는 유량에 따라 토출 압력이 어떻게 변하는 지 보여줍니다.

200 gpm에서이 펌프는 20 psig 토출 압력을 생성하고 유량이 떨어지면 압력이 최대 40 psig에 도달합니다.

참고 : 이것은 원심 펌프에 적용되며, 많은 주택 소유자는 양 변위 펌프, 종종 피스톤 펌프를 사용합니다. 이러한 펌프는 시스템이 변경 되더라도 일정한 흐름을 생성합니다.

총 양정이란?

총 수두 및 유량은 한 펌프를 다른 펌프와 비교하거나 응용 분야에 대한 원심 펌프를 선택하는 데 사용되는 주요 기준입니다. 총 양정은 펌프의 토출 압력과 관련이 있습니다. 왜 토출 압력을 사용할 수 없습니까? 압력은 친숙한 개념이며 일상 생활에서 익숙합니다. 예를 들어, 소화기는 60psig (413kPa)로 가압되고, 우리는 자전거와 자동차 타이어에 35psig (241kPa)의 공기압을가합니다. 그 이유 중 하나는 펌프를 어떻게 사용할지 모르기 때문입니다. 그들은 당신이 요구하는 유속을 모르고 원심 펌프의 유속이 고정되지 않았습니다. 토출 압력은 펌프의 흡입 측에서 사용할 수있는 압력에 따라 다릅니다. 펌프의 물 공급원이 펌프 흡입보다 낮거나 높으면 동일한 유량에 대해 다른 토출 압력을 얻게됩니다. 따라서이 문제를 해결하려면 펌프의 입구와 출구 사이의 압력 차이를 사용하는 것이 좋습니다.

제조업체는 이것을 한 단계 더 나아가 펌프가 생성 할 수있는 압력의 양은 유체의 밀도에 따라 달라집니다. 순수한 물보다 밀도가 높은 염수 용액의 경우 동일한 유속에서 압력이 더 높아집니다. 다시 한 번, 제조업체는 시스템에 어떤 유형의 유체가 있는지 알지 못하므로 밀도에 의존하지 않는 기준이 매우 유용합니다. 이러한 기준이 있는데이를 TOTAL HEAD라고하며 펌프의 입구와 출구 사이의 수두 차이로 정의됩니다.

You는 펌프의 토출측에 튜브를 부착하고 펌프의 흡입에 대해 튜브 내의 액체의 높이를 측정하여 토출 헤드를 측정 할 수 있습니다. 일반적인 가정용 펌프의 경우 튜브는 상당히 높아야합니다. 토출 압력이 40psi 인 경우 튜브의 높이는 92 피트 여야합니다. 이것은 실용적인 방법은 아니지만 머리가 전체 머리와 어떻게 관련되고 머리가 압력과 어떻게 관련되는지 설명하는 데 도움이됩니다. 흡입 헤드를 측정하는 방법도 동일합니다. 이 둘의 차이점은 펌프의 총 양정입니다.

펌프의 토출측 또는 흡입 측 측정 튜브의 유체는 밀도에 관계없이 모든 유체에 대해 동일한 높이로 상승합니다. 이것은 다소 놀라운 진술이며, 여기에 그 이유가 있습니다. 펌프는 머리에 대해 아무것도 모르고 머리는 우리가 삶을 더 쉽게 만드는 데 사용하는 개념입니다. 펌프는 압력을 생성하고 펌프 전체의 압력 차이는 시스템에 사용할 수있는 압력 에너지의 양입니다. 예를 들어 소금 용액과 같이 유체가 밀도가 높으면 유체가 순수한 물인 경우보다 펌프 배출시 더 많은 압력이 생성됩니다. 동일한 원통형 모양, 동일한 부피 및 액체 레벨을 가진 두 개의 탱크를 비교하면 밀도가 높은 유체가있는 탱크는 바닥에서 더 높은 압력을가집니다. 그러나 바닥에 대한 유체 표면의 정적 수두는 동일합니다. 전체 수두는 정적 수두와 동일한 방식으로 작동합니다. 유체가 더 조밀하더라도 순수한 물과 같이 밀도가 낮은 유체에 비해 전체 수두는 동일합니다.

이러한 이유로 펌프 제조업체는 펌프의 가용 에너지를 설명하는 주요 매개 변수로 총 양정을 선택했습니다.

머리와 전체 머리 사이의 관계는 무엇입니까?

총 양정은 펌프의 토출측에서 액체가 올라간 높이에서 흡입 측으로 올라간 높이를 뺀 높이입니다. 흡입면의 높이가 왜 더 적습니까? 펌프에 공급되는 에너지가 아닌 펌프의 에너지 기여만을 원하기 때문입니다.

머리의 단위는 무엇입니까? 먼저 에너지 단위를 다루겠습니다. 에너지는 물체를 들어 올리는 데 필요한 힘의 양에 수직 거리를 곱한 값인 피트 파운드로 표현할 수 있습니다. 좋은 예는 역도입니다. 100m (445 피트) 위로 6 파운드 (1.83 뉴턴)를 들어 올리면 필요한 에너지는 6 x 100 = 600ft-lbf (814Nm)입니다.

머리는 이동 된 물체의 무게로 나눈 에너지로 정의됩니다. 웨이트 리프터의 경우 이동 된 무게로 나눈 에너지는 6 x 100 / 100 = 6 피트 (1.83m)이므로 웨이트 리프터가 제공해야하는 덤벨 6 파운드당 에너지 양은 XNUMX 피트입니다. 이것은 웨이트 리프터에게 그다지 유용하지 않지만 유체를 대체하는 데 얼마나 유용한 지 알게 될 것입니다.

에너지를 사용하여 액체 부피를 대체하기 위해 펌프가 수행해야하는 작업의 양을 설명하려면 무게를 알아야합니다. 머리를 사용하는 경우 수직 이동 거리 만 알면됩니다. 펌핑은 연속적인 프로세스이기 때문에 이는 유체에 매우 유용합니다. 일반적으로 펌프를 켜 놓은 상태로 펌핑 할 때 변위 된 유체 XNUMX 파운드당 펌프를 시작 및 중지하지 않습니다. 우리는 주로 연속 유량을 설정하는 데 관심이 있습니다.

헤드 사용의 또 다른 매우 유용한 측면은 다음 그림과 같이 높이 차이 또는 정적 헤드를 전체 헤드 값의 한 부분으로 사용할 수 있고 다른 부분은 마찰 헤드입니다.

15 층에서 10 층으로 또는 10 피트 위로 물을 펌핑하려면 얼마나 많은 정적 수두가 필요합니까? 흡입 탱크의 수위도 고려해야합니다. 수위가 펌프 흡입 연결부 아래 15 피트 인 경우 고정 수두는 25 + 25 = XNUMX 피트가됩니다. 따라서 총 수두는 최소 XNUMX 피트에 파이프를 통해 이동하는 유체의 마찰 수두 손실을 더한 값이어야합니다.

마찰 헤드를 결정하는 방법

마찰 수두는 파이프와 피팅을 통해 이동하는 유체의 마찰로 인한 에너지 손실량입니다. 무게를 들어 올리기 위해 힘이 필요한 것과 마찬가지로 마찰에 대해 유체를 움직이는 데는 힘이 필요합니다. 힘은 움직이는 액체와 같은 방향으로 가해지며 에너지가 소모됩니다. 헤드가 특정 무게를 들기 위해 계산 된 것과 같은 방식으로 마찰 헤드는 마찰을 극복하는 데 필요한 힘과 변위 (파이프 길이)를 변위 된 유체의 무게로 나눈 값으로 계산됩니다. 이러한 계산은 우리를 위해 수행되었으며 다양한 파이프 크기 및 유량에 대한 마찰 수두 손실 값을 표 1에서 찾을 수 있습니다.

펌프의 성능 또는 특성 곡선

펌프 특성 곡선은 토출 압력 대 유량 사이의 관계를 보여주는 특성 곡선이라고도 부르는 이전 곡선과 비슷한 모양입니다 (그림 21 참조). 앞서 언급했듯이 이것은 곡선을 생성하는 데 사용되는 흡입 압력을 알아야하기 때문에 성능을 설명하는 실용적인 방법이 아닙니다. 그림 30은 일반적인 총 수두 대 유량 특성 곡선을 보여줍니다. 이것은 모든 펌프 제조업체가 주어진 작동 속도에 대해 각 모델 펌프에 대해 게시하는 곡선 유형입니다.

모든 제조업체가 펌프 특성 곡선을 제공하지는 않습니다. 그러나 곡선은 존재하며 당신이 주장한다면 아마도 그것을 얻을 수있을 것입니다. 일반적으로 더 많이 지불할수록 더 많은 기술 정보를 얻을 수 있습니다.

펌프 토출측 마찰 손실

여기에 제시되지 않은 계산 또는 표의 사용에 따르면 3/4 ″ 튜브의 마찰 손실은 파이프 피트 당 0.23 피트의 마찰 손실입니다. 이 경우 거리는 주 분배기에서 10 피트, 주 분배기에서 수조까지 20 피트 떨어져 있으며 총 길이는 30 피트입니다. 피트 단위의 마찰 손실은 30 x 0.23 = 6.9 피트입니다. 피팅에 약간의 마찰 손실이 있습니다. 보수적 인 추정치가 파이프 마찰 수두 손실의 30 %이고 피팅 마찰 수두 손실이 = 0.3 x 6.9 = 2.1 피트라고 가정 해 보겠습니다. 토출측의 총 마찰 손실은 6.9 + 2.1 = 9 피트입니다.

시스템에서 배관의 총 마찰 손실은 9 + 3.1 = 12.1 피트입니다.

그림 41에 따른 고정 헤드는 35 피트입니다. 따라서 총 머리는 35 + 12.1 = 47 피트입니다. 이제 상점에 가서 총 수두가 최소 47 피트 이상인 펌프를 10gpm으로 구입할 수 있습니다. 때때로 총 수두는 총 동적 수두 (TDH)라고 불리며 같은 의미를 갖습니다. 펌프의 등급은 머리카락을 쪼개지 않고이 두 수치에 가능한 한 가까워 야합니다. 지침으로 전체 수두에 대해 ± 15 %의 편차를 허용하십시오. 흐름에서 변형을 허용 할 수도 있지만 필요한 것보다 더 많은 비용을 지불하게 될 수 있습니다.

펌프 등급은 얼마입니까? 제조업체는 최적의 총 수두 및 유량으로 펌프를 평가합니다.이 지점을 최고 효율 지점 또는 BEP라고도합니다. 이 유속에서 펌프는 가장 효율적이며 진동과 소음이 최소화됩니다. 물론 펌프는 정격보다 높거나 낮은 다른 유속으로 작동 할 수 있지만 정상 정격에서 너무 멀리 작동하면 펌프의 수명이 저하됩니다. 따라서 가이드 라인으로 전체 수두에 대해 +/- 15 %의 최대 편차를 목표로합니다.

펌프 전 양정에서 펌프 토출 압력 계산

수영장 바닥의 압력을 계산하려면 위에있는 물의 높이를 알아야합니다. 그것이 수영장이든 호수이든 상관없이 높이는 유체 무게가 얼마나 높은지, 따라서 압력을 결정합니다.

압력은 힘을 표면으로 나눈 것과 같습니다. 종종 평방 인치당 파운드 또는 psi로 표시됩니다. 힘은 물의 무게입니다. 물의 밀도는 입방 피트 당 62.3 파운드입니다.

펌프의 특성 곡선에서 얻은 총 양정을 기반으로 펌프의 토출 압력을 계산할 수 있습니다. 이 계산은 펌프의 문제를 해결하거나 제조업체가 사용자의 작동 유속에서 발생하는 압력 에너지의 양을 생성하는지 확인하려는 경우 유용합니다.

펌프는 물을 흡입 연결까지 끌어 올리기 위해 양력을 생성해야합니다. 즉, 펌프 흡입시 압력이 음 (대기 대비)이됩니다.

왜이 압력이 기압 또는 낮음? 빨대를 가져다가 물로 채우고 손가락 끝으로 한쪽 끝을 덮고 거꾸로 뒤집 으면 빨대에서 액체가 나오지 않는 것을 알 수 있습니다. 액체는 중력에 의해 아래로 당겨져 손끝 아래에 낮은 압력을 생성합니다. 저압과 액체의 무게가 위쪽으로 향하는 대기압의 힘에 의해 정확하게 균형을 이루기 때문에 액체는 균형을 유지합니다.

낮은 소스에서 액체를 끌어 올리는 펌프 흡입에서도 동일한 현상이 발생합니다. 빨대와 마찬가지로, 액체가지지 되려면 펌프 흡입 연결부에 가까운 압력이 낮아야합니다.

토출 수두를 계산하기 위해 특성 곡선에서 전체 수두를 결정하고 흡입시 압력 수두에서 그 값을 빼면 토출 수두를 압력으로 변환합니다.

펌프는 펌프 흡입시 15 피트의 양력을 생성해야하며 양력은 음의 정적 수두입니다. 마찰로 인해 더 높은 흡입 양정이 필요하기 때문에 실제로 15 피트보다 약간 더 높아야합니다. 그러나 파이프 크기가 ​​넉넉하고 마찰 손실이 적다고 가정 해 보겠습니다.

총 헤드 = 100 = HD – HS
or
HD = 100 + HS

총 수두는 토출 HD의 압력 수두와 흡입 HS의 압력 수두 간의 차이와 같습니다. HS는 리프트이므로 –15 피트와 같습니다.

HD = 100 + (-15) = 85 피트