친화법칙

이 글의 사실적 정확성은 논쟁의 여지가 있다. 관련 토론은 토크 페이지에서 찾을 수 있다. 논쟁의 여지가 있는 진술이 안정적으로 소싱되도록 도와주십시오. (2019년 5월) (이 템플릿 메시지를 제거하는 방법과 시기 알아보기)

펌프/팬에 대한 선호도 법칙("팬 법칙" 또는 "펌프 법칙"이라고도 함)은 펌프 또는 팬 성능(머리, 체적 유량, 축 속도 등)과 전력에 관련된 변수 사이의 관계를 표현하기 위해 유압, 수력 및/또는 HVAC에 사용된다. 그것들은 펌프, 팬, 유압 터빈에 적용된다. 이러한 회전 기구에서는 원심 및 축류 흐름에 친화력 법칙이 적용된다.

그 법칙들은 버킹엄 π의 정리를 이용하여 도출된다. 친화도 법칙은 다른 속도 또는 임펠러 직경으로 측정한 알려진 특성에서 펌프 또는 팬의 머리 배출 특성을 예측할 수 있기 때문에 유용하다. 유일한 요건은 두 펌프 또는 팬이 동적으로 유사하다는 것, 즉 강제되는 유체의 비율이 같다는 것이다. 또한 두 임펠러의 속도나 직경이 동일한 효율로 구동되어야 한다.

법칙 1. 임펠러 직경(D)이 일정하게 유지되는 경우:

법칙 1a. 흐름은 축 속도에 비례한다.^[1]

${\displaystyle{Q_{1} \over Q_{2}}={\left({N_{1}{1} \over N_2}}\오른쪽)^{1}{1}}$

법칙 1b. 압력 또는 헤드는 샤프트 속도의 제곱에 비례한다.

${\displaystyle{H_{1} \over H_{2}}={\왼쪽({N_{1}{1} \over N_{2}}\오른쪽)^{2}}}$

법칙 1c. 힘은 샤프트 속도의 큐브에 비례한다.

${\displaystyle{P_{1} \over P_{2}}={\좌측({N_{1}{1} \over N_{2}}\우측)^{3}}}}$

법칙 2. 샤프트 속도(N)가 일정하게 유지된 상태에서: ^[1]

법칙 2a. 흐름은 임펠러 직경의 입방체에 비례한다.

${\displaystyle{Q_{1} \over Q_{2}}={\left({D_{1} \over D_{2}}\오른쪽)^{3}}}$

법칙 2b. 압력 또는 헤드는 임펠러 직경의 제곱에 비례한다.

${\displaystyle {H_{1} \over H_{2}}={\left({D_{1} \over D_{2}}\오른쪽)^{2}}}$

법칙 2c. 출력은 임펠러 직경의 5번째 출력에 비례한다(정수 축 속도를 가정).

${\displaystyle{P_{1} \over P_{2}}={\좌측({D_{1} \over D_{2}}\우측)^{5}}}$

어디에

• ${\displaystyle Q}$ ${\displaystyle Q}$는 체적 유량(예: CFM, GPM 또는 L/s)이다.
• ${\displaystyle D}$ ${\displaystyle D}$은(는) 임펠러 직경이다(예: in 또는 mm).
• ${\displaystyle N}$ ${\displaystyle N}$은(는) 축 회전 속도(예: rpm)
• ${\displaystyle H}$ ${\displaystyle H}$은(는) 팬/펌프(예: psi 또는 Pascal)에 의해 개발된 압력 또는 헤드다.
• ${\displaystyle P}$ $[\displaystyle P}$은(는) 축 전원(예: W)^[2]이다.

이러한 법률은 펌프/팬 효율이 일정하게 유지된다고 가정한다. 즉, ${\displaystyle {\eta \mathrm{}}_{}}$ 1${\displaystyle {}_{}}$= ${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {2\mathrm{}}_{}}$ ${\$ 정확하지는 않지만 적절한 주파수 또는 직경 범위에 걸쳐 사용할 경우 좋은 근사치가 될 수 있다(즉, 팬은 설계된 1000배의 속도로 회전할 때 공기의 1000배 가까이 이동하지 않는다). 작동 속도, 그러나 작동 속도가 두 배밖에 되지 않을 때 공기 이동은 99% 증가할 수 있다). 속도, 직경 및 효율 사이의 정확한 관계는 개별 팬 또는 펌프 설계의 세부 사항에 따라 달라진다. 제품 시험이나 계산 유체 역학은 수용성의 범위를 알 수 없거나 계산에서 높은 수준의 정확도가 요구되는 경우에 필요하다. 정확한 데이터로부터의 보간도 친화법보다 더 정확하다. 펌프에 적용되는 경우, 일정한 직경의 가변 속도 케이스(법률 1)는 잘 작동하지만, 일정한 속도 가변 임펠러 지름 케이스(법률 2)는 정확도가 떨어진다.

방사형 유량 원심형 펌프의 경우 "트리밍"을 통해 임펠러 직경을 줄이는 것이 일반적인 산업 관행이며, 여기서 특정 임펠러의 외경은 펌프의 성능을 변경하기 위해 가공함으로써 감소한다. 이 특정 산업에서 체적 유량, 절삭 임펠러 지름, 샤프트 회전 속도, 개발된 헤드 및 파워와 관련된 수학적 근사치를 "적정성 법칙"으로 언급하는 것도 일반적이다. 임펠러를 손질하는 것은 임펠러의 기본 형태를 변화시키기 때문에(특정 속도를 증가시킴) 이 시나리오에서 법 2에 제시된 관계를 활용할 수 없다. 이 경우 업계는 임펠러 트리밍을 다룰 때 이러한 변수의 더 나은 근사치인 다음과 같은 관계를 고려한다.

샤프트 속도(N)가 일정하게 유지되고 트리밍을 통해 임펠러 직경의 작은 변화: ^[3]

체적 유량은 절삭 임펠러 직경에 따라 직접 변화한다.^[3]

${\displaystyle{Q_{1} \over Q_{2}}={\left({D_{1} \over D_{2}}\오른쪽)^{1}{1}}$

펌프 개발 헤드(총 동적 헤드)는 절삭된 임펠러 직경의 제곱에 따라 달라진다.^[3]

${\displaystyle {H_{1} \over H_{2}}={\left({D_{1} \over D_{2}}\오른쪽)^{2}}}$

전력은 절삭 임펠러 직경의 큐브에 따라 달라진다.^[3]

${\displaystyle{P_{1} \over P_{2}}={\좌측({D_{1} \over D_{2}}\우측)^{3}}}$

어디에

• ${\displaystyle Q}$ ${\displaystyle Q}$는 체적 유량(예: CFM, GPM 또는 L/s)이다.
• ${\displaystyle D}$ ${\displaystyle D}$은(는) 임펠러 직경이다(예: in 또는 mm).
• ${\displaystyle N}$ ${\displaystyle N}$은(는) 축 회전 속도(예: rpm)
• ${\displaystyle H}$ ${\displaystyle H}$은 펌프에 의해 개발된 총 동적 헤드(예: m 또는 ft)이다.
• ${\displaystyle P}$ ${\displaystyle P}$은(는) 축 전원(예: W 또는 HP)

참고 항목

예를 들어 F=(MV)/²R과 같은 힘이 결합하는 방법에 대한 자세한 내용은 구심력을 참조하십시오.

참조