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[국내논문] 폐수 이송용 원심펌프의 성능해석에서 표면 거칠기의 영향
Effect of Surface Roughness on Performance Analysis of Centrifugal Pump for Wastewater Transport 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.38 no.2 = no.341, 2014년, pp.147 - 153  

윤정의 (강원대학교 삼척캠퍼스 메카트로닉스공학과) ,  김주호 (강원대학교 대학원 기계.자동화공학과)

초록
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본 연구는 폐수처리용 원심 펌프 설계과정에서 수행하는 3차원 유동해석에 있어서 표면 거칠기를 고려한 해석 결과와 고려하지 않은 해석 결과가 성능 예측에 미치는 영향을 살펴보고자 수행하였다. 이를 위해 비교적 기하학적 형상이 복잡한 폐수처리용 원심펌프의 표면 거칠기 변화가 유동 해석 결과에 미치는 영향을 평가하였다. 그리고 실제 해석 대상 펌프를 사용한 실험 결과 값과 해석 결과 값을 서로 비교 해봄으로써 표면 거칠기를 고려한 펌프의 해석 값과 고려하지 않은 해석 결과 값 차이에 대한 정량적인 분석을 제시하였다. 그 결과, 해석 시 표면 거칠기를 고려한 해석결과는 실험결과와 잘 일치하는 함을 보였으며, 표면 거칠기는 펌프의 성능해석에 약 7% 범위에서 영향을 준다는 것을 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study was performed to evaluate the effect of surface roughness on pump performance. To this end this, using commercial codes, ANSYS CFX and BladeGen, we simulated pump performance in terms of efficiency, head and shaft power, both with and without surface roughness. Finally simulation and expe...

주제어

#원심펌프   #전산유체역학   #임펠러   #표면 거칠기  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구에서는 이러한 폐수처리용 원심 펌프 설계에 있어서 좀 더 정확한 성능 예측 개발을 위해 사용되어 지고 있는 3차원 유동 해석에 있어서 표면 거칠기를 고려한 해석 방법과 고려하지 않은 해석 방법이 펌프의 설계 과정에 수행하는 성능 예측 과정에 미치는 영향을 평가 제시하였다. 그리고 실제 펌프를 사용한 실험값과 해석 값들을 서로 비교해봄으로써 표면 거칠기를 고려한 펌프의 해석 값과 고려하지 않은 해석 결과 값 차이에 대한 정량적인 분석을 제시하고자한다.
  • 본 연구에서는 이러한 폐수처리용 원심 펌프 설계에 있어서 좀 더 정확한 성능 예측 개발을 위해 사용되어 지고 있는 3차원 유동 해석에 있어서 표면 거칠기를 고려한 해석 방법과 고려하지 않은 해석 방법이 펌프의 설계 과정에 수행하는 성능 예측 과정에 미치는 영향을 평가 제시하였다. 그리고 실제 펌프를 사용한 실험값과 해석 값들을 서로 비교해봄으로써 표면 거칠기를 고려한 펌프의 해석 값과 고려하지 않은 해석 결과 값 차이에 대한 정량적인 분석을 제시하고자한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
폐수 이송용 펌프 임펠러는 어떻게 구성되는가? Fig. 1은 해석하고자 하는 폐수 이송용 펌프 임펠러의 3차원 구성을 보여주고 있는 그림으로 고형물에 의한 막힘을 최소화 하고자 허브(Hub)와 2개의 날개(Blade) 그리고 날개를 덮어 흡입되는 물의 통로를 구성하는 덮개(Shroud)로 이루어져 있다. 그리고 펌프의 성능에 절대적인 영향을 미치는 임펠러의 형상 설계에서는 날개의 기본 형상을 표현하는 자오면(Meridional view)을 기준으로 Fig.
폐수처리용 펌프로는 어떤 펌프가 사용되었는가? 이러한 폐수 처리용 설비에 있어서 가장 중요한 기계부품 중의 하나가 펌프이며, 펌프의 효율이 폐수처리 설비 시스템의 전체 효율을 지배하게 된다. 지금까지는 폐수처리용 펌프로는 주로 이물질에 의한 막힘 현상을 최소화 하고자 볼텍스 형태의 펌프를 산업현장에서 많이 사용하여 왔지만 약 50%정도 밖에 되지 않는 효율 때문에 문제가 되어 왔다. 현재는 이러한 효율을 개선한 폐수처리용 원심 펌프가 활발한 연구를 통해 약 70% 이상의 효율을 가진 폐수 처리용 원심 펌프가 소개 되고 있다.
볼텍스 형태의 펌프의 효율 문제로 어떤 펌프가 소개되고 있는가? 지금까지는 폐수처리용 펌프로는 주로 이물질에 의한 막힘 현상을 최소화 하고자 볼텍스 형태의 펌프를 산업현장에서 많이 사용하여 왔지만 약 50%정도 밖에 되지 않는 효율 때문에 문제가 되어 왔다. 현재는 이러한 효율을 개선한 폐수처리용 원심 펌프가 활발한 연구를 통해 약 70% 이상의 효율을 가진 폐수 처리용 원심 펌프가 소개 되고 있다.(1~8)
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참고문헌 (11)

  1. Yun, J. E. and Kim, J. H., 2013, "Performance Analysis of Centrifugal Pump for Wastewater Transport Considering Surface Roughness," KSME Spring Conference, Vol. 1, pp. 585-589. 

  2. Yun, J. E., 2012, "Effects of Impeller Shape of Submersible Non-clogging Pump on its Performance," Trans. Korean Soc. Mech. Eng. B, Vol. 36, No. 12, pp. 1201-1207. 

    원문보기 상세보기 crossref

  3. Yun, J. E., 2012, "Numerical Study of Some Design Parameters of Submersible Double-channel Non-clogging Pump Impeller on Performance," Proc. of 4th Asian Joint Workshop on Thermophysics and Fluid Science. 

  4. Yun, J. E., 2012, "Development of High Efficiency Submersible Non-clogging Pump Impeller (I) - High Flow Rate Version," KSME Spring Conference, Vol. 1, pp. 396-400. 

  5. Yun, J. E., 2011, "CFD Analysis of Submersible Slurry Pump with Two Blades," Trans. Korean Soc. Mech. Eng. B., Vol. 35, No. 3, pp. 263-268. 

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  6. Kim, S., Choi, Y. S., Yoon, J. Y. and Kim, D. S., 2008, "Design Optimization of Centrifugal Pump Impeller Using DOE," Journal of Fluid Machinery, Vol. 11, No. 3, pp. 36-42. 

    원문보기 상세보기 crossref

  7. Kim, D. J., Suh, S. H. and Sung, S. K., 1988, "Effects of the Impeller Shapes on the Non-Clogging and the Screw-type Centrifugal Pump Performances," Journal of Fluid Machinery, Vol. 1, No. 1, pp. 81-89. 

  8. Imaichi, K., Murakami, Y., Tsurusaki, H. and Cho, K. R., 2002, The Basis of Pump Design, Daeyoung Sa. 

  9. Stepanoff, A. J., 1957, Centrifugal and Axial Flow Pumps, John Wiley & Sons, Inc., pp. 69-137. 

  10. ANSYS CFX, 2009, Release 12.0 User 's guide, Solver theory guide, ANSYS 

  11. Ryu, K. S., 2008, Effects of Surface Roughness on Centrifugal Pump Efficiency, Master's Thesis of Chunnam National University, pp. 16-20. 

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