기계공학 실험원심펌프의 성능실험일:2001년 9월 17일실험조:월 456 C조학 번:31961607성 명:정신우---- 목차 -----1. 실험 목적2. 이 론3. 실험 장치4. 실험 방법5. 실험 데이터6. 실험 결과7. 결 론8. 참고 문헌1. 실험목적1) 일정한 회전 속도로 운전하고 있는 Centrifugal Pump에 대해서 각 양수 량에서의 양정(H),수동력(L),,축동력(Ls) 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.2) 최고 효율점의 유량, 양정, 회전수를 기초로 하여 비교 회전도를 계산하다.3) 펌프는 기계적 에너지를 주어서 유체 에너지를 얻는 장치로서 그 중 원심 펌프는 70%를 점하는 중요한 장치이다.2. 이론펌프의 양정(head,H)은 펌프의 입구와 출구에 있어서의 유체 1Kg당이 가지는 에너지 차로서 단위 무게의 액체가 펌프를 지나는 동안 얻는 에너지로 정의된다. 그러므로, 펌프의 입구아ㅗ 출구에 베르누이 방정식을 적용하면 양정 H는H={ { P}_{d }- { P}_{s } } over { gamma }+ { {{V }_{d }}^{2}- { { V}_{s } }^{2 } } over {2g }+ { Z}_{d }- { Z}_{s }식에서{ P}_{d }, { P}_{s }는 송출, 흡입관내의 압력표시{ P}_{d }: gauge1 Bourdon Pressure Gauge{ P}_{s }: gauge2 Vacumm garue(mmHg){ Z}_{d }- { Z}_{s }: 양압력계의 1,2의 수직거리(0.26m){ V}_{d }, { V}_{s }는 송출관 흡입관의 속도로서 weir등을 이용 측정한다. 만일 송출관경과 흡입관경이 같을 때{ d}_{s }= { d}_{d }이면{ V}_{s }= { V}_{d }로서 식중 제 2,3항이 소거된다.H= { { P}_{1 }- { P}_{ 2} } ove 된다. 이것을 일반적으로 액주계수두라고도 한다.760mmHg : 101.3kPa =Pg : PP= { Pg TIMES101.3 } over {760 }(kPa)그리고, 유량은 직각 삼각 weir에서Q= { 8} over {15 } { C}_{d }tan( { theta } over {2 }) SQRT { 2g} { Z}^{ { 5} over {2 } }theta =90 DEG인 직각 삼각 weir는Q= { 8} over {15 } { C}_{d } SQRT { 2g} { Z}^{ { 5} over {2 } }{ C}_{d }는 유출계수이다. (본 장치의{ C}_{d }=0.612)펌프가 물에 준 동력, 즉 펌프의 일 량을 수동력이라고 하며 다음과 같이 표시된다.{ L}_{w }= { gamma QH } over {102 }여기서 Lw : 수동력 (kW): 물의 비중량, 1000kg/m3Q : 펌프의 송출량 (m3/sec)H : 펌프의 전양정 (m)이며, Lw(kW)을 마력으로 표시할 때는 수마력이라하고 Lw= QH/75 (PS)로 계산한다.펌프를 구동하는데 필요한 동력을 축동력이라하고 베어링이나 그랜드패킹등에 의한 기계적 손실동력 및 원판마찰에 의한 손실동력이 포함된다.펌프에는 전동계가 직결되어 있는 경우가 많다. 이때 전달손실은 없다고 생각하여 전동계의 출력으로서 펌프에 주어지는 축동력이라고 생각한다. 따라서 전류, 전압, 역률을 측정해서 전동기입력을 계산하여, 입력과 효율의 선도로부터 전동기의 출력을 산출하여 축동력을 결정한다.L_s = {T omega }over 102 ~~또는~~ {2 pi T N} over { 60 times 75}여기서 T는 torque, w은 각속도, N은 rpm을 표시한다.Torqe = F*S (s : 6cm)펌프효율은 축동력과 수동력과의 비로 표시된다. 이것은 수력효율, 체적효율과 기계효율의 곱과 같다. 수력효율은 펌프속의 회전차 깃 사이의 유로등에서의 유동손실을 나타내는 효율이고 체적효율은 회전차와 케이싱 사이의 간격에서의 베어링에서의 마찰손실, 원판마찰등을 나타내는 효율이다.eta = { {L }_{w } } over { {L }_{s } } TIMES 100§ 삼 각 Weir※ 펌프(Pump) 종류와 특성펌프는 다음과 같이 분류된다.┌터보형 펌프┬원심펌프┬소용돌이(와권)펌프│ │ └디퓨저 펌프│ ├사류펌프┬ 소용돌이(와권)사류펌프│ │ └사류 펌프펌프┤ └축류펌프├용적형 펌프┬왕복펌프│ └회전 펌프└특수형 펌프─기포펌프 등1 터보형 펌프터보형 펌프는 케이싱 내에서 임펠러(羽根車)를 회 전시킴으로서 유체에 에너지를 주는 펌프이다. 그 증 임펠러에 유입되는 흐름이 임펠러 회전에 의한 원심력의 작용으로 흐름이 축방향에서 반경방향으로 변하는 펌프가 원심펌프이다.2 원심펌프임펠러의 바깥둘레에 안내 날개가 있는 경우와 있지 않는 경우가 있으며 디퓨저 펌프와 소용돌이( 와권 ) 펌프로 분류된다.3 사류펌프원심력 및 날개의 양력작용에 의해 물에 압력 및 속도 에너지를 가함으로서 흐름이 축방향에서 경사 방향으로 변하는 펌프이다. 이 중 임펠러 토출 부분에 안내 날개가 설치되어 있는 사류펌프와 토출 부분에 직접 소용돌이(와권) 케이싱을 설치한 소용돌이(와권) 사류펌프가 있다.4 축류펌프날개의 양력작용으로 믈에 에너지를 주어 흐름이 축방향으로 향하는 펌프이다.5 용적형 펌프용적형 펌프는 피스톤 실린더 등으로 형성된 공간 의 팽창, 수축에 의한 체적변화를 이용 해 액체를 압송하는 펌프이다. 이 용적형 펌프는 피스톤, 플런저를 사용한 왕복펌프와 톱니바퀴 펌프 둥의 로터에 의한 밀기 작용을 이용한 펌프로 나뉜다.위에 적은 것 이외의 펌프는 특수형으로 와류펌프, 점성펌프, 분류펌프, 기포펌프 등이 있다.※원심펌프의 Caviatation특성 : 캐비테이션이란 액체의 증기압이하로 떨어짐에따라 액체가 공기 상태가 되어 공동이 생기는 것이다. 펌프에 있어서 캐비테이션은 흡입구의 foot밸브의 저항, 위치수두 , 임펠러 흡입등에 의해 압력강하가 생긴다. 또한 물이 깃표면으로 쏠리므로 날개깃 뒷면은 압력이 더욱 l + h sub v + y sub 1 ^2 over 2g + w sub 1 ^2 over 2g단,y sub 1 ^2 over 2g + w sub 1 ^2 over 2g = delta h = sigma HH sub a: 펌프 흡입측 수면의 절대압 =P sub a over gammaH sub s: 펌프의 실흡입 양정h sub v: 액체의 그 온도에 있어서의 포화증기압 =P sub v over gammah sub l: 흡입관 및 회전차에서의 수두손실: 실험적 계수sigma H에서 시그마는 Thoma 의 공동현상계수라 한다. 단 알아내기가 어려우므로 흡입비교회전도N sub ss = N sqrt Q over {Delta h ^{3over 4}}를 사용하여 여기서 구한Delta h로 부터 공동 현상의 여부를 파악한다.현상 : 기포가 고압부에서 파괴되어 소음, 진동의 원인이며, 케이싱내의 기포는 캐비테이션 발생에 비례해 늘어나므로 양정, 효율저하의 원인이다. 또한 기포는 충격이 임펠러에 가해져 부식, 침식의 원인이 된다.방지책 :1 캐비테이션이 일어나지 않을 적절한 설치높이 선정 (H sub s)2 적정운전속도를 유지3. 실험 장치실험 장치는 펌프, 수조, 계측 수조, 유량 조절 밸브, 압력계, 동력계, 벤튜리 등으로 구성되어있다.동력계로 부터 측동력은 다음 식에 의해서 계산된다.{ L}_{s }= { Tw} over {102 }또는{ 2 pi TN} over {60 TIMES 75 }여기서 T는 torque, w은 각속도, N은 rpm을 표시한다.4. 실험방법1) 수조에 물이 채워져 있는지 확인한다.2) 동력계의 0점을 맞춘다.3) 펌프 케이싱 위에 있는 물맞이 마개를 열고 케이싱에 물이 채워져 있는지 확인하고 물이 없으면 채운다.4) 펌프의 입구 밸브를 전개한다.5) 펌프 출구 밸브를 닫고 모터를 구동시킨 후 서서히 출구 밸브를 열어 전개한다. 출구 밸브를 닫고 즉 유량을 0으로 하여 운전하는 것을 체절운전이라고 한다. 이 때 체절상 태에서 3-4분 이상 작동시키면면 모우터에 무리가 가므로 주의해야 한다.6) 정상상태에 도달하면 다음 사항을 측정하여 기록한다.- 계측수조의 최초수위, 최종수위, 소요시간- 모우터의 회전수, 소요시간- 모우터의 동력계에 걸리는 하중7) 모우터의 회전 속도를 저속으로 하고 이때부터 적당한 간격으로 회전속도를 올려가면 서 유량의 양을 계산하다.(8단계)8) 유량(Q), 양정(H), 축동력({ L}_{s }) 및 효율을 계산하고 그래프의 횡축에 유량, 종축에 양정, 축동력, 효율을 잡아 이 펌프의 특성 곡선을 그린다.§실험시 주의사항1 정지시에는 펌프 및 송출관내에 기포가 들어 있지 않도록 해야 한다.2 밸브 전개에 가까운 곳에서는 밸브 개도의 적은 차일지라도 송출을 크게 좌우하지 때문에 주의를 요한다. 전개 부근에서는 개도를 다소 변화할지라도 송출량은 그리 큰 변화가 없다.3 펌프의 운전중 이상한 소리 냄새 등 사고가 있다고 인지 되었을 때에는 곧 전동기 의 스위치를 꺼야한다.4 모터의 회전수를 측정하기 위해서 타코미터를 사용할 때 모터의 구멍에 수직으로 정확히 꽂도록 해야한다.5. 실험 데이터§data 계산H= { P} over { gamma }Q= { 8} over {15 } { C}_{d } SQRT { 2g} { Z}^{ { 5} over {2 } }{ L}_{w }= { gamma QH} over {75 }{ L}_{s }= { 2 pi TN} over {60 TIMES 75 }{ eta }_{p }= { { L}_{w } } over { { L}_{s } } TIMES 100회수123456voltage354555657585수h(mm)80909598102105Q2.623.524.034.364.825.18Pg(mm)9*************108동P(KPa)1214.414.414.414.414.4H(m)1.221.471.471.471.471.47력WHP0.420.680.770.840.930.99축F(N)1818.418.819.219.620N(rpm)*************07023902.2력
