[21년 4월호 특집] 펌프설비에 필요한 펌프의 성능
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[21년 4월호 특집] 펌프설비에 필요한 펌프의 성능

- (주)에바라제작소 / 오카모토 시게루


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1.  펌프설비에 필요한 전양정 


펌프는 생활에 필요한 유량을 흘려보내는 데 필요로 하는 압력을 일으키는 기계이다. 우선 계획유량(토출량)을 정하고 그 유량을 보내는 데 필요한 압력(전양정)을 계산한다. 본 장에서는 기본적인 방법에 대해 기술한다. 

펌프 관련 문헌이나 각종 자료에는 같은 의미의 용어로서 양정, 수두가 자주 등장한다. 관례적으로 사용되고는 있지만 ‘양정’=‘수두’=‘헤드’=(Head)라고 보면 된다. 

 

 

2.  펌프설비의 압력손실 


(1) 배관저항 

배관저항은 펌프설비계 저항을 총칭하고 배관저항은 다음과 같은 저항으로 구성된다. 배관저항은 배관 손실이라든가 배관 손실 수두로도 불린다. 이하에서 상세히 기술한다. 각각의 저항(손실수두)은 속도수두(v²/2g)에 비례하므로 유량(펌프 토출량)의  2승에 비례한다. 

 

배관저항 = 직관부 손실수두 + 국부 손실수두  + 기기 손실수두+속도수두


a. 직관부 손실수두 

유체를 직관 안으로 흘려보낼 때 그 벽면의 마찰저항으로 인해 속도수두(v²/2g)에 비례하는 압력손실이 발생한다. 그 비례정수는 관마찰(마찰손실)계수 λ로 불리고 흐름 상태를 나타내는 레이놀즈 수(Reynolds number)와 관 표면의 거칠기에 의해 결정된다. 관마찰계수의 일례(무디선도)를 <그림 1>에 나타낸다. 


펌프 03.png

 

b. 국부 손실수두

곡관·급축관·확대관, 각종 밸브 등으로 유체가  통과할 때 주로 2차 흐름이라든가 와류 발생으로 인해 속도수두(v²/2g)에 비례하는 압력손실이 발생한다. 마찰 손실보다는 주로 그 형상에 따라 손실이 결정되므로 국부손실이나 형상손실로도 불린다. 


c. 기기 손실수두

기기류(냉동기, 공조기 코일 등)의 손실수두를 배관저항과는 별도로 고려하기도 있지만 기기류 손실에 대해서는 직관부 손실과 국부 손실의 복합 손실로 생각한다. 펌프의 전양정 계산을 목적으로 하기 때문에 여기서는 배관저항의 일부로 본다. 


d. 속도수두

양수 펌프나 축열조 순환펌프의 개방계 펌프설비에서는 속도수두를 이용하지 못하므로 손실의 하나로 여겨 잔류속도 손실수두나 방류 손실수두 등으로 부르고 배관손실로 본다. 한편 냉온수 계통의 완전 순환계 펌프설비에서는 이 손실수두를 재이용할 수 있으므로 손실로 볼 필요가 없다. 


(2) 배관저항 계산

펌프에 필요한 전양정을 계산하기 위해 배관저항(배관 손실수두)을 계산하는 방법에는 크게 나눠  2종류가 있다. 하나는 직관부 손실과 국부 손실을 모두 직관부 길이(직관부 상당 관길이로 불린다)로 환산해 계산하는 방식인데 일반적인 펌프설비에는 대체로 이 방법을 적용한다. 또 하나는 손실수두가 속도수두에 비례하는 비례정수(손실계수)를 직접 이용해 계산하는 방법인데 이 방법은 배관계통이 비교적 짧고 단순해서 계산되는 전양정이 비교적 작은 설비에 적용되는 일이 많다. 

 

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본 원고는 자사와 기사제휴 맺은 ‘建築設備と配管工事’잡지에서 발췌하여 번역한 것입니다.

전체 기사는 2021년 4월호 ‘월간 설비기술’에 게재되어 있습니다.(월간지 구입문의(02)2633-4995)

 

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