본 논문은 규정 유량, 양정, 회전수 및 비속도가 각각 0.7 ㎥/min, 8 m, 1750 rpm, 182 m, ㎥/min, rpm인 원심펌프의 운전시 펌프의 회전수와 유량의 변화가 펌프의 운전특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 실험에 사용된 펌프는 안내깃이 없고 외주에 바로 접하여 와류실이 있는 볼류트 펌프를 회전수 1350 rpm에서 1750 rpm까지 100 rpm씩의 회전수 변화 5단계에 따른 H-Q특성, L-Q특성, 𝜂-Q특성 등의 관계와 무차원 성능 특성인 양정계수, 동력계수, 효율 등의 특성을 실험을 통하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 회전수의 증가에 따라 펌프 성능의 변화정도를 추정할 수 있고, 펌프의 최대효율은 1450 rpm일 때 유량 0.165 ㎥/min, 양정 4.73 m에서 약 52%, 최대 회전수인 1750 rpm일 때 유량 0.183 ㎥/min, 양정 6.72 m에서 약 50%의 효율이 나타난다. 또한 양정 대 유량의 성능 특성 곡선상에서 등효율 곡선은 펌프의 상사법칙에 따른 원점을 지나는 2차식의 곡선으로 나타나지 않고 타원형으로 변형되어 나타난다. 마지막으로 유량계수가 증가함에 따라 동력계수는 증가하고 양정계수는 감소하며, 유량계수가 0.08일 때 최대효율 52% 되는 것을 통해 유량변화가 운전특성에 미치는 영향을 알 수 있다.
본 논문은 규정 유량, 양정, 회전수 및 비속도가 각각 0.7 ㎥/min, 8 m, 1750 rpm, 182 m, ㎥/min, rpm인 원심펌프의 운전시 펌프의 회전수와 유량의 변화가 펌프의 운전특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 실험에 사용된 펌프는 안내깃이 없고 외주에 바로 접하여 와류실이 있는 볼류트 펌프를 회전수 1350 rpm에서 1750 rpm까지 100 rpm씩의 회전수 변화 5단계에 따른 H-Q특성, L-Q특성, 𝜂-Q특성 등의 관계와 무차원 성능 특성인 양정계수, 동력계수, 효율 등의 특성을 실험을 통하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 회전수의 증가에 따라 펌프 성능의 변화정도를 추정할 수 있고, 펌프의 최대효율은 1450 rpm일 때 유량 0.165 ㎥/min, 양정 4.73 m에서 약 52%, 최대 회전수인 1750 rpm일 때 유량 0.183 ㎥/min, 양정 6.72 m에서 약 50%의 효율이 나타난다. 또한 양정 대 유량의 성능 특성 곡선상에서 등효율 곡선은 펌프의 상사법칙에 따른 원점을 지나는 2차식의 곡선으로 나타나지 않고 타원형으로 변형되어 나타난다. 마지막으로 유량계수가 증가함에 따라 동력계수는 증가하고 양정계수는 감소하며, 유량계수가 0.08일 때 최대효율 52% 되는 것을 통해 유량변화가 운전특성에 미치는 영향을 알 수 있다.
This study examined effects of the operating characteristics of a pump according to the rotational speed of a pump and the change in flow rate when a centrifugal pump operates under the following conditions: regulated flow rate, head, rotational speed, and specific speed of 0.7 m/min, 8 m, 1750 rpm,...
This study examined effects of the operating characteristics of a pump according to the rotational speed of a pump and the change in flow rate when a centrifugal pump operates under the following conditions: regulated flow rate, head, rotational speed, and specific speed of 0.7 m/min, 8 m, 1750 rpm, an 182 (m, ㎥/min, rpm), respectively. The pump in the experiment did not have a guide vane and was connected directly to the rim, so that the rotational speed of the volute pump in a spiral or volute casing increased by 100 rpm from 1350 to 1750 rpm. The result of the relationship between the H-Q, L-Q, and 𝜂-Q characteristics and the dimensionless performance characteristics, such as the head coefficient, power coefficient and efficiency were studied. The change in pump performance could be estimated depending on the increase in the number of revolutions. The maximum efficiency of the pump was 52% with 1450 rpm, 0.165 ㎥/min flux, and 4.73 m of lift. The efficiency reached 50% with a maximum of 1750 rpm, 0.183 ㎥/min of flux, and 6.72 m of lift. The efficiency curve on the performance characteristics of the lift versus flux curve became oval not a curve from a quadratic equation that passes through the starting point according to the similarity law of the pump. Finally, when the flux coefficient increased, the power coefficient increased and the lift coefficient decreased. When the flux coefficient was 0.08, the maximum efficiency was 52%. Therefore, the change in flux affects the driving characteristics.
This study examined effects of the operating characteristics of a pump according to the rotational speed of a pump and the change in flow rate when a centrifugal pump operates under the following conditions: regulated flow rate, head, rotational speed, and specific speed of 0.7 m/min, 8 m, 1750 rpm, an 182 (m, ㎥/min, rpm), respectively. The pump in the experiment did not have a guide vane and was connected directly to the rim, so that the rotational speed of the volute pump in a spiral or volute casing increased by 100 rpm from 1350 to 1750 rpm. The result of the relationship between the H-Q, L-Q, and 𝜂-Q characteristics and the dimensionless performance characteristics, such as the head coefficient, power coefficient and efficiency were studied. The change in pump performance could be estimated depending on the increase in the number of revolutions. The maximum efficiency of the pump was 52% with 1450 rpm, 0.165 ㎥/min flux, and 4.73 m of lift. The efficiency reached 50% with a maximum of 1750 rpm, 0.183 ㎥/min of flux, and 6.72 m of lift. The efficiency curve on the performance characteristics of the lift versus flux curve became oval not a curve from a quadratic equation that passes through the starting point according to the similarity law of the pump. Finally, when the flux coefficient increased, the power coefficient increased and the lift coefficient decreased. When the flux coefficient was 0.08, the maximum efficiency was 52%. Therefore, the change in flux affects the driving characteristics.
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문제 정의
본 논문은 규정 유량, 양정, 회전수 및 비속도가 각각 0.7㎥/min, 8 m, 1750 rpm, 182 (m, ㎥/min, rpm)인 원심펌프의 운전시 펌프의 회전수와 유량의 변화가 펌프의 운전특성에 미치는 영향을 고찰하였다.
본 연구에 사용된 펌프는 정격 유량, 양정 및 회전수가 각각 0.7 ㎥/min, 8 m 및 1750 rpm인 원심펌프이며, 펌프의 운전시 회전수와 유량의 변동에 따른 펌프의 운전성능 특성인 H-Q특성, L-Q특성, η-Q특성 등을 실험을 통하여 입증하고, 무차원 성능 특성인 양정계수, 동력계수, 효율 등을 무차원 독립변수인 유량계수비로 나타내어 펌프의 최적운전조건을 확인하고, 펌프의 일반적 특성을 폭넓게 이해 하고자 한다.
제안 방법
(4) 유량은 밸브 개도를 일정하게 유지한 채 정상상태가 되는 것을 기다려서 실제유량을 측정하고, 각 위치에서 계측 눈금 등이 진동 없이 안정하고 정상에 이른 것을 본 뒤에 전력계, 수은 마노미터, 온도계, 토크메타, 측정계 등을 측정하고 다음에 회전수를 읽고 기록한다.
실험에 사용된 펌프는 안내깃(Guide vane)이 없고 외주에 바로 접하여 와류실(Dpiral or volute casing)이 있는 볼류트 펌프(Volute pump)를 회전수 1350 rpm에서 100 rpm씩 1750 rpm까지 5단계의 회전수 변화에 따른 H-Q특성, L-Q 특성, η-Q특성 등의 관계와 무차원 성능 특성인 양정계수(Head coefficient), 동력계수(Power coefficient), 효율(Efficiency) 등의 특성을 실험을 통하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
회전수의 측정은 실험장치에 부착된 IGBT Inverter를 사용했다. 측정된 회전수의 정확도를 확인하기 위하여 스트로보 스코프와 디지털 타코메타를 이용하여 측정한 결과를 비교한 결과 약 10 rpm 정도의 오차가 발생하였으나 실험에서는 IGBT Inverter로 측정된 회전수를 사용하였다(7).
대상 데이터
본 실험에 사용한 실험장치는 원심펌프 성능 실험장치(Centrifugal pump performance test app)를 사용했으며 Figure 1은 실험장치 및 개략도를 나타내었다. 이 실험장치의 주요 구성은 회전차의 외주에 안내날개가 없고, 외주에 바로 접하여 와류실이 있는 볼류트 펌프(Volute pump)와, 압력, 유량, 동력을 측정하는 측정부, 펌프의 회전속도를 변화시키는 제어장치로 구성되어 있으며 각각의 중요 실험장치의 구성은 다음과 같다.
실험에서 사용된 펌프는 단흡입 원심식 볼류트 형식의 펌프이며, 규정 유량 0.7 ㎥/min, 규정 회전수 1750 rpm, 규정 양정 8 m, 규정 동력 0.75 Kw 및 비속도는 182 (m, ㎥/min, rpm)이다. 재질은 청동으로 만들어져 있으며, 구성은 흡입구, 회전차, 토출구, 주축, 와류실 등으로 구성되어있다.
본 실험에 사용한 실험장치는 원심펌프 성능 실험장치(Centrifugal pump performance test app)를 사용했으며 Figure 1은 실험장치 및 개략도를 나타내었다. 이 실험장치의 주요 구성은 회전차의 외주에 안내날개가 없고, 외주에 바로 접하여 와류실이 있는 볼류트 펌프(Volute pump)와, 압력, 유량, 동력을 측정하는 측정부, 펌프의 회전속도를 변화시키는 제어장치로 구성되어 있으며 각각의 중요 실험장치의 구성은 다음과 같다.
데이터처리
(5) 측정오차를 최소화하기 위하여 밸브 개도를 일정하게 유지한 상태에서 3회 반복 측정하여 평균값을 실험값으로 한다. 이처럼 1회 시험측정이 끝나면 다음 개도로 넘어가서 상기의 방법으로 다시 측정을 반복한다.
이론/모형
축동력(Shaft Power: Ls)은 펌프를 구동하는데 필요한 동력으로 임펠러를 구동하는데 소요되는 동력과 베어링이나 그랜드패킹 등에 의한 기계적 손실동력 및 원판마찰에 의한 손실동력 등이 포함된다. 본 실험에서는 스프링 발란스식 토르크 메타 Figure 5로 힘(F)를 측정하여 식(3)을 사용하여 축동력을 계산하였다(4-6).
성능/효과
3개의 그림에서 유량-양정곡선은 평탄특성을 가지고 있으며, 또한 효율과 동력곡선들도 원심펌프에서 일반적으로 갖고 있는 특성을 보이고 있으며 체절운전에서 양정과 동력은 회전수의 증가에 따라 증가하고 있음을 보여주고 있다.
넷째, 유량계수가 증가함에 따라 동력계수는 증가하고 양정계수는 감소하며, 유량계수가 0.08일 때 최대효율 52%가 된다.
둘째, 펌프의 최대효율은 1450 rpm일 때 유량 0.165 ㎥/min, 양정 4.73 m에서 약 52%로 나타나며 펌프의 최대 회전수인 1750 rpm일 때 유량 .183 ㎥/min, 양정 6.72 m에서 약 50%의 효율이 나타난다.
따라서 Figure 9은 회전수 1350 rpm에서 1750 rpm까지 변화 시킬 때 양정 유량곡선의 변화를 나타냈으며, 회전수의 증가에 따라 양정은 회전수의 제곱에 비례함을 나타낸다. 또한 회전수가 증가할 때 양정도 증가하며, 각각의 회전수에서는 유량이 증가하면 양정이 감소하는 것을 보여준다.
셋째, 양정 대 유량의 성능특성 곡선상에서 등효율 곡선은 펌프의 상사법칙에 따른 원점을 지나는 2차식의 곡선으로 나타나지 않고 타원형으로 변형되어 나타난다.
첫째, 회전수의 증가에 따라 펌프 성능의 변화정도를 추정할 수 있으며, 상사법칙에서 (.0)을 지나는 포물선 형태로 nn에서 nx까지 회전수가 변해도 시스템 특성이 변하지 않게 된다. 또한 동력 등식은 펌프 효율이 회전수가 다른 두개의 각 점(nn, nx)에서 변하지 않는 것을 나타낸다.
참고문헌 (9)
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