유압식 펌프에 대해 소개하는 Ecademy 과정에 오신 것을 환영합니다.

먼저 기본적인 내용부터 시작하겠습니다. 기본적으로 펌프 시스템의 유압과 관련해서는 세 가지 중요한 매개변수가 있습니다.

유량 양정 (Head) 힘 (Power) 또는 Q, H, P입니다.

유량은 시간당 입방미터(m³/h)로 측정됩니다.

양정은 미터로, 힘은 킬로와트(kW)로 측정됩니다.

유량은 일정 시간 동안 펌프가 배관을 통해 전달할 수 있는 물의 양이라고 할 수 있습니다.

그렇기 때문에 시간당 입방미터(m³/h)로 측정됩니다. 펌프의 양정은 펌프가 제공할 수 있는 압력입니다.

펌프가 물을 끌어올릴 수 있는 높이를 나타내므로 미터(m)로 측정됩니다.

다시 말해, 양정이 40미터라면 펌프가 수직 파이프를 통해 물을 공중으로 40미터까지 끌어올릴 수 있다는 뜻입니다.

양정은 흡입 양정과 고도 차로 나누어집니다. 고도 차는 압력으로 변환될 수 있습니다.

그러나 모든 압력을 사용할 수 있는 것은 아닙니다. 일부는 배관 시스템의 마찰에 의해 손실됩니다.

양수 시스템의 힘(P)은 물을 운반할 때의 강도와 속도로 설명할 수 있으며, 유량(Q)과 양정(H)으로부터 직접적인 영향을 받습니다.

힘은 킬로와트(kW)로 측정됩니다.

유량, 양정, 힘 사이의 상호작용은 다음과 같이 설명할 수 있습니다.

P = Q x H x c 여기서 c는 펌프의 효율, 중력, 유체 유형에 따른 상수입니다.

유량 또는 양정을 두 배로 늘리면 힘도 두 배가 됩니다.

유량과 양정 모두를 두 배로 늘리면 에너지가 네 배가 됩니다.

펌프 시스템에서 유체를 운반할 때는 유체 그리고 유체가 닿는 표면 사이에 마찰이 발생합니다.

이는 에너지 및 압력 손실로 이어지며 이를 마찰 손실이라고 합니다.

마찰 손실은 시스템 전반에서 발생합니다. 파이프 자체, 엘보, 밸브 등 모든 곳에서 발생합니다.

마찰 손실 수준은 시스템 내 유량, 유체의 점도 그리고 파이프의 표면 길이에 따라 달라집니다.

마찰 손실은 유체 속도, 즉 물이 펌핑되는 속도에도 영향을 받습니다.

유체 속도(v)는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

v = Q / A x c 여기서 Q는 유량이고, A는 파이프의 단면 면적이고, c는 속도를 초당 미터로 변환하는 상수입니다.

더 많은 물을 더 빨리 펌핑할수록 마찰 손실은 더 높아집니다.

유체 속도를 최대한 낮춰 마찰 손실을 최소화하려면 크게 두 가지 옵션이 있습니다.

유량을 낮추거나 파이프 직경을 줄이면 됩니다.

파이프 직경을 늘리면 펌프 시스템의 초기 비용도 늘어나지만, 장기적으로는 더 큰 파이프가 마찰 손실을 최소화하고 전반적인 펌프 효율을 높이기 때문에 총 수명주기 비용이 훨씬 낮습니다.

펌프 시스템을 사용할 때는 증기 압력이 중요한 이슈입니다.

물이 액체에서 기체로 바뀌는 정확한 압력과 온도를 나타냅니다.

일반 기압에서 물은 섭씨 100°에서 끓습니다.

하지만 펌프 시스템의 압력이 일정 수준 아래로 떨어지면 물이 끓기 시작합니다.

압력이 다시 증가하면 증기가 다시 물로 바뀝니다.

이것을 캐비테이션이라고 하는데 펌프에 매우 위험합니다.

그렇다면 캐비테이션은 정확히 무엇일까요? 캐비테이션은 물 속에서 기포가 빠르게 형성되고 붕괴되는 것이라고 할 수 있습니다.

압력이 물의 끓는점 아래로 감소할 수 있는 임펠러 유입구 근처에서 캐비테이션이 발생합니다.

물이 끓으면 증기로 바뀌는데, 압력이 다시 끓는점보다 더 높아지면 기화된 물 입자가 붕괴되면서 액체의 형태로 되돌아갑니다.

이러한 붕괴는 펌프에서 큰 소음으로 들릴 수 있으며 임펠러와 펌프 하우징의 피팅을 초래할 수 있습니다.

다음과 같은 방법으로 캐비테이션을 피할 수 있습니다.

펌프 유입구를 낮추고 유입구 압력을 높입니다. 흡입 파이프에서 마찰 손실을 줄입니다.

파이프의 유량을 낮추거나 흡입 수위를 높입니다. 이것으로 유압식 펌프에 대한 소개를 마치겠습니다.

이제 본 과정을 테스트할 준비가 되셨습니다. 청강해 주셔서 감사합니다.