기계공학실험 | 원심펌프 효율측정

 

 

 

TIP

 

 

일정한 회전 속도로 운전하고 있는 Centrifugal pump 에 대해 각 양수량에서의 양정, 수동력, 축동력, 및 효율을 구하고 유량에 대한 관계를 비교하여 그 특성을 이해하고 펌프의 운전 성능을 검토하고 나아가 동작 물질(물)을 수반하는 유체 기계의 제반 성질을 이해하는데 그 목적이 있다. 또한 공동현상에 대하여 알아보고, 그 원인과 방지방법에 대하여 조사해본다.

 

 

 

원심펌프는 일상생활뿐만 아니라 많은 산업분야에서 사용되는 기계시스템이다. 흔히 볼 수 있는만큼 일상 생활과 불가분한 원심펌프의 효율 계산에 대해 알아보았다. rpm의 변화로 발생되는 압력의 변화를 측정하여 동력계산 및 효율을 계산하는 것이 실험목표이다. 계산과정을 통해 효율에 영향을 미치는 여러 변수들에 대해 이해한다. 유량에 따른 동력 변화 그래프를 그리고 그 특성에 대하여 분석한다. 또한 기계적 시스템에서 제품의 사양을 결정하는 효율의 변화를 관측하고 효율에 영향을 미치는 원인을 다양한 산업별 기계에 적용한 뒤, 발생하는 결과에 대하여 알아본다.

 

 

원심 펌프(Centrifugal Pump)

원심 펌프는 한 개 또는 여러 개의 임펠라를 밀폐된 케이싱 내에서 회전시킴으로써 발생하는 원심력을 이용하여 액체의 펌프 작용, 즉 액체의 수송 작용을 하거나 압력을 발생 시키는 펌프를 말한다. 이 펌프에서 중심부의 물이 밖으로 나오면 중심부는 압력이 저하되어 진공에 가까워지고 흡수관의 물이 대기의 압력에 의해 임펠라 중심을 향해 흐르게 된다. 이렇게 하여 물은 연속적으로 펌프 작용을 받아 흡상, 압상 되는 것이다. 보통 원심펌프의 흡입구가 임펠라의 중심에 있는 것이 바로 이 때문이다. 또한, 원심펌프는 회전하는 임펠라(impeller :날개차)의 바깥쪽에 스파이럴형의 통로가 있는 펌프로, 공업 분야에 가장 많이 사용되고 있다. 중심부에 들어간 물이 회전하는 임펠라를 지나 압력이 높아져서 바깥둘레로 유출하고 스파이럴형의 통로를 지나 펌프 출구에 도달한다.

 

임펠라를 나온 물이 안내 깃 사이를 지나 케이싱으로 나가는 터빈펌프와 안내 깃을 가지지 않는 벌류트 펌프의 2종류가 있는데, 전자는 고양 정에 적합하다. 특히 양정이 클 때에는 1단의 안내깃에서 나온 물을 2단 째의 입구로 이끄는 다단식을 사용한다. 배수용, 상하수도용, 광산용, 화학공업용 등 산업체에서 사용하고 있는 펌프 중 가장 많이 사용되고 있다. 원심펌프의 깃을 개량하여 마모나 부식에 대하여 특히 강하게 한 것은 이수(泥水), 오수(汚水), 펄프 혼액, 자갈, 석탄 등에 적합하다. 물고기 등을 물과 함께 운반할 때도 사용된다. 원심 펌프는 고속 회전이 가능하고, 소형 경량이며 구조가 간단하며 취급이 용이하고 효율이 높고 맥동이 적은 특징을 가지고 있다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 수조에 물이 채워져 있는지 확인한다.

 

2) 동력계의 0점을 맞춘다.

 

3) 펌프 케이싱 위에 있는 물맞이 마개를 열고 케이싱에 물이 채워져 있는지 확인 하고 물이 없으면 채운다.

 

4) 펌프의 입구 밸브를 전개한다.

 

5) 펌프 출구 밸브를 닫고 모터를 구동시킨 후 서서히 출구 밸브를 열어 전개한다. 출구밸브를 닫고 즉 유량을 0으로 하여 운전하는 것을 체절운전이라고 한다. 이때 체절상태에서 3 - 4분 이상 작동시키면 글랜드에 무리가 가고 또 출구밸브를 전개한 상태에서 시동하면 모터에 무리가 가므로 주의해야 한다.

 

6) 정상상태에 도달하면 다음 사항을 측정하여 기록한다.

① 계측수조의 수위기록(Z)

② venturi에서의 압력차(△p)

③ 모터의 회전수와 토크를 기록(전압과 전류를 기록하고 이로써 회전수 산출)

④ P_s(P₃), P_d(P₄) 를 기록

 

7) 모터의 회전 속도를 저속으로 하고 이때부터 적당한 간격으로 회전속도를 올려가면서 유량의 양을 계산한다.(5단계)

 

8) 유량(Q), 양정(H), 축 동력(Ls) 및 효율을 계산하고 그래프의 횡축에 유량, 종축에 양정, 축 동력, 효율을 잡아 이 펌프의 특성 곡선을 그린다.

 

 

 

[기계공학실험]원심펌프 효율측정 레포트