원심 펌프

석탄 제조 플랜트에서의 Warman 원심 펌프

온수를 순환시키는 원심 펌프 한 쌍

원심 펌프는 회전 운동 에너지를 유체 흐름의 유체 역학적 에너지로 변환하여 유체를 운반하는 데 사용됩니다.회전 에너지는 일반적으로 엔진 또는 전기 모터에서 발생합니다.동적 축대칭 워크 흡수 터보 ^[1]기계의 하위 클래스입니다.오일은 회전 축을 따라 펌프 임펠러로 들어가고 임펠러에 의해 가속되어 방사상으로 바깥쪽으로 흘러나와 디퓨저 또는 볼루트 챔버(케이싱)로 들어갑니다.

일반적인 용도에는 상수도, 하수, 농업, 석유 및 석유화학 펌핑이 포함됩니다.원심 펌프는 높은 유량 성능, 연마제 용액의 호환성, 혼합 가능성 및 비교적 단순한 ^[2]엔지니어링 때문에 종종 선택됩니다.원심 팬은 일반적으로 공기 핸들링 유닛 또는 진공 청소기를 구현하기 위해 사용됩니다.원심 펌프의 역기능은 수압의 위치 에너지를 기계적 회전 에너지로 변환하는 수력 터빈입니다.

역사

레티에 따르면, 원심 펌프로 특징지을 수 있는 최초의 기계는 이탈리아 르네상스 기술자인 프란체스코 디 조르지오 마르티니의 ^[3]논문에 1475년에 등장한 진흙 리프팅 기계였다.진정한 원심 펌프는 데니스 파핀이 직선의 베인을 사용하여 만든 17세기 후반까지 개발되지 않았습니다.구부러진 베인은 1851년 영국의 발명가 존 아폴드에 의해 소개되었다.

구조

원심 펌프 절단도

대부분의 펌프와 마찬가지로 원심 펌프는 모터에서 나오는 회전 에너지를 움직이는 유체의 에너지로 변환합니다.에너지의 일부는 유체의 운동 에너지로 들어간다.유체는 케이스의 눈을 통해 축방향으로 유입되어 임펠러 블레이드에 포착되어 임펠러의 모든 원주부를 지나 케이싱의 디퓨저부로 들어갈 때까지 접선방향 및 방사방향으로 바깥쪽으로 회전합니다.유체는 임펠러를 통과하는 동안 속도와 압력을 모두 증가시킵니다.도넛 모양의 디퓨저(스크롤)는 케이스의 흐름을 감속시키고 압력을 더욱 높입니다.

오일러의 설명

뉴턴의 역학의 제2법칙의 결과는 모든 터보기계에게 근본적으로 중요한 각운동량(또는 "운동량의 순간")의 보존이다.따라서 각운동량의 변화는 외부모멘트의 합과 같다.임펠러 또는 디퓨저에는 입구 및 출구에서의 각운동량 θ×Q×r×cu, 외부토크 M 및 전단응력 Mθ에 의한 마찰모멘트가 작용한다.

원통형 표면에는 원주 방향으로 압력이 생성되지 않으므로 Eq. (1.10)를 다음과 같이 ^[4]쓸 수 있다.

M †

= M+M_{\tau

}} (1.13)

오일러 펌프 방정식

Eq(1.13)에 기초하여 오일러는 임펠러에 의해 생성된 머리 압력 방정식을 개발했습니다. 그림 2.2 참조

Yth.g=H_{t}=c_{2}u.u_{2}-c_{1}u.u_{1}

=H_{

t}=

c_{2}u.u_{

2}-

c_{1}u.u_{

1}(

Yth.g=H_{t}=c_{2}u.u_{2}-c_{1}u.u_{1}

1)

displaystyle Yth = 1/

}^{2}-w_{2}^{2}+c_

}^{2

}-

c_{1}^{

2}}

Yth=1/2(u_{2}^{2}-u_{1}^{2}+w_{1}^{2}-w_{2}^{2}+c_{2}^{2}-c_{1}^{2})

(2)

Eq. (2)에서 4개의 전면 요소 번호 호출 정압의 합과 마지막 2개의 요소 번호 호출 속도 압력의 합은 그림 2.2와 상세 방정식을 주의 깊게 살펴본다.

H_t 이론 머리 압력; g = 위도에 따라 9.78 ~ 9.82 m/s2 사이, 정확히 9.80665 m/s2 중심 중력 가속도

u=r₂₂.199 주변 속도 벡터

u₁=r₁.199 입구 주변 속도 벡터

θ=2125.n 각속도

w₁ 흡입구 상대 속도 벡터

w₂ 출구 상대 속도 벡터

c₁ 흡입구 절대 속도 벡터

c₂ 출구 절대 속도 벡터

속도 삼각형

속도 벡터 u,c,w에 의해 형성된 색 삼각형을 "속도 삼각형"이라고 합니다.이 규칙은 Eq.(1)가 Eq.(2)가 되는 세부사항을 설명하는 데 도움이 되었고, 펌프의 작동 방식을 광범위하게 설명했습니다.

그림 2.3 (a)는 전방 곡면 베인 임펠러의 삼각속도를 나타내고 그림 2.3 (b)는 반경 직선 베인 임펠러의 삼각속도를 나타낸다.이것은 플로우(벡터 c)에 부가되는 에너지가 플로우 레이트Q(벡터_m c)에 의해 역방향으로 변화하고 있는 것을 나타내고 있습니다.

효율 계수

$\eta ={\frac {\rho .gQH}{P_{m}}}$ $QH}{P_{m$

여기서:

(\

은

P_m

필요한 기계 입력 전력입니다(W).

§

(\displaystyle

\rho

)

는

\rho

유체 밀도(kg³/m)입니다.

\displaystyle

g는

g

표준 중력 가속도(9.80665m/s²)입니다.

(\displaystyle

H

)

는

H

흐름에 추가된 에너지 헤드(m)입니다.

(\displaystyle

Q

)

는

Q

유량(m³/s)입니다.

§

(\displaystyle

\eta)는

\eta

펌프 플랜트의 효율(소수)입니다.

펌프에의해 추가된 헤드( $H$ {\ $displaystyle$ H $H$ 는 정적 리프트, 마찰로 인한 헤드 손실 및 밸브 또는 파이프 굴곡으로 인한 손실의 합입니다. 이 모든 것은 미터 단위의 유체입니다.전력은 일반적으로 킬로와트(10W³, kW) 또는 마력으로 표현됩니다.펌프 효율의 값인 $\eta _{pump}$ $\eta _{pump}$ m $\eta _{pump}$ \ $displaystyle$ \ $eta _{$ pump $\eta _{pump}$ 는 펌프 자체 또는 펌프와 모터 시스템을 합친 효율로 나타낼 수 있습니다.

수직 원심 펌프

수직 원심 펌프는 캔틸레버 펌프라고도 합니다.베어링이 섬프 외부에 있는 동안 볼루트가 섬프에 매달릴 수 있도록 하는 독특한 샤프트 및 베어링 서포트 구성을 사용합니다.이 스타일의 펌프는 샤프트 씰링에 스터핑 박스를 사용하지 않고 "스로틀 부싱"을 사용합니다.이러한 유형의 펌프는 일반적으로 부품 세척기에 사용됩니다.

거품 펌프스

광공업 또는 유류채취에서 거품을 발생시켜 모래 및 점토에서 풍부한 광물 또는 역청을 분리한다.거품에는 기존 펌프를 차단하여 프라이밍 손실을 일으키는 경향이 있는 공기가 포함되어 있습니다.역사를 통해, 산업은 이 문제에 대처하기 위한 다른 방법들을 개발해 왔다.펄프 및 종이 산업용 구멍은 임펠러에 천공됩니다.공기가 임펠러 후면으로 빠져나가고 특수 배출기가 공기를 흡입 탱크로 다시 배출합니다.임펠러는 또한 스플릿 베인 또는 보조 베인이라고 불리는 1차 베인 사이에 특수 소형 베인을 장착할 수도 있습니다.일부 펌프에는 큰 눈, 유도기 또는 펌프 배출에서 흡입으로 되돌아오는 가압 거품의 재순환 기능이 있어 ^[5]기포를 차단할 수 있습니다.

다단 원심 펌프

다단 원심 펌프^[6]

두 개 이상의 임펠러를 포함하는 원심 펌프를 다단 원심 펌프라고 합니다.임펠러는 동일한 축 또는 다른 축에 장착할 수 있습니다.각 단계에서 유체는 외경상의 토출로 가기 전에 중앙으로 향한다.

배출구 압력이 높을 경우 임펠러를 직렬로 연결할 수 있습니다.더 높은 흐름 출력을 위해 임펠러를 병렬로 연결할 수 있습니다.

다단 원심 펌프의 일반적인 용도는 보일러 급수 펌프입니다.예를 들어 350 MW 유닛에는 2개의 피드 펌프가 병렬로 필요합니다.각 공급 펌프는 21 MPa에서 150 L/s를 출력하는 다단 원심 펌프입니다.

유체로 전달되는 모든 에너지는 임펠러를 구동하는 기계적 에너지에서 파생됩니다.이는 등엔트로픽 압축으로 측정될 수 있으며, 결과적으로 약간의 온도 상승(압력 상승 외에도)이 발생합니다.

전력 사용량

펌핑 설비의 에너지 사용량은 필요한 흐름, 높이 상승, 파이프라인의 길이 및 마찰 특성에 따라 결정됩니다.펌프를 구동하는 데 필요한 전력( $Pi\displaystyle$ P_ ${$ })은 SI 장치를 사용하여 다음과 같이 정의됩니다.

1단 방사형 유량 원심 펌프

P_{i}=cfrac {rho\g\H\Q}{\eta

여기서:

(\

는

P_{i}

필요한 입력 전력입니다(W).

§

(\displaystyle

\rho

)

는

\rho

유체 밀도(kg³/m)입니다.

\displaystyle

g는

g

표준 중력 가속도(9.80665m/s²)입니다.

(\displaystyle

H

)

는

H

흐름에 추가된 에너지 헤드(m)입니다.

(\displaystyle

Q

)

는

Q

유량(m³/s)입니다.

§

(\displaystyle

\eta)는

\eta

펌프 플랜트의 효율(소수)입니다.

펌프에의해 추가된 헤드( $H$ {\ $displaystyle$ H $H$ 는 정적 리프트, 마찰로 인한 헤드 손실 및 밸브 또는 파이프 굴곡으로 인한 손실의 합입니다. 이 모든 것은 미터 단위의 유체입니다.전력은 일반적으로 킬로와트(10W³, kW) 또는 마력(hp = kW/0.746)으로 표현됩니다.펌프 효율의 값인 $\eta _{pump}$ $\eta _{pump}$ m $\eta _{pump}$ \ $displaystyle$ \ $eta _{$ pump $\eta _{pump}$ 는 펌프 자체 또는 펌프와 모터 시스템을 합친 효율로 나타낼 수 있습니다.

에너지 사용량은 전력 요구량에 펌프가 작동하는 시간을 곱하여 결정됩니다.

원심펌프의 문제

다음은 원심 ^[7]펌프에서 직면하는 몇 가지 어려움입니다.

캐비테이션—시스템의 순양성 흡입 헤드(NPSH)가 선택한 펌프에 비해 너무 낮습니다.
임펠러의 마모—현탁물질 또는 캐비테이션으로 인해 악화될 수 있습니다.
유체 특성에 의한 펌프 내부 부식
저유량으로 인한 과열
회전축을 따라 누출됨
프라이머리 부족—중앙 펌프가 작동하려면 (펌핑할 오일을) 채워야 합니다.
서지
점성이 있는 액체는 효율을 저하시킬 수 있습니다.
다른 유형의 펌프가 고압 용도에 더 적합할 수 있습니다.
고형물이나 이물질로 인해 펌프가 막힐 수 있습니다.

펌프를 손상시키는 원인을 보여주는 원형 차트입니다.

고체 제어용 원심 펌프

유전 고체 제어 시스템은 진흙 탱크 위에 또는 진흙 탱크 안에 놓기 위해 많은 원심 펌프가 필요합니다.사용되는 원심 펌프의 종류는 모래 펌프, 수중 슬러리 펌프, 전단 펌프 및 충전 펌프입니다.다른 기능에 대해 정의되지만 작동 원리는 동일합니다.

자기 결합 펌프

자기 결합 펌프 또는 자기 구동 펌프는 모터가 직접 기계 축이 아닌 자기 수단으로 펌프에 연결되기 때문에 기존의 펌프 스타일과 다릅니다.펌프는 구동 자석을 통해 작동하며,^[8] 펌프 로터는 모터에 의해 구동되는 1차 축에 자기적으로 결합됩니다.펌핑된 유체의 누출이 큰 위험을 초래할 때 자주 사용된다(예: 화학 또는 원자력 산업의 공격적인 유체 또는 감전 - 정원 분수).모터 샤프트와 임펠러 사이에 직접적인 연결이 없으므로 스터핑 박스나 글랜드가 필요하지 않습니다.케이스가 파손되지 않는 한 누출의 위험은 없습니다.펌프 샤프트는 펌프 하우징 외부의 베어링에 의해 지지되지 않으므로 펌프 내부의 지지대는 부싱에 의해 제공됩니다.자기 드라이브 펌프의 펌프 크기는 몇 와트의 전력에서 1 ^{[citation needed]}MW의 거대 전력으로 바뀔 수 있습니다.

프라이밍

펌프를 액체로 채우는 과정을 프라이밍이라고 합니다.모든 원심 펌프는 액체 케이스에 액체가 있어야 준비됩니다.펌프 케이스가 증기 또는 가스로 채워지면 펌프 임펠러가 가스와 결합되어 ^[9]펌핑할 수 없게 됩니다.원심 펌프가 프라이밍 상태로 유지되고 가스가 결합되지 않도록 대부분의 원심 펌프는 펌프가 흡입할 소스 레벨 아래에 위치합니다.흡입 라인에 배치된 다른 펌프에서 공급되는 압력으로 펌프 흡입에 액체를 공급하여도 동일한 효과를 얻을 수 있습니다.

셀프 프라이밍 원심 펌프

정상 상태에서는 일반적인 원심 펌프가 흡기 라인에서 펌프의 측지 고도가 펌프보다 낮은 유체 레벨로 이어지는 공기를 배출할 수 없습니다.셀프 프라이밍 펌프는 외부 보조 장치 없이 펌프 흡입 라인에서 공기를 배출할 수 있어야 합니다(배기 참조).

워터젯 펌프 또는 사이드 채널 펌프와 같이 내부 흡입 단계가 있는 원심 펌프도 자가 프라이밍 ^[9]펌프로 분류됩니다.셀프 프라이밍 원심 펌프는 1935년에 발명되었다.자력식 원심 펌프를 최초로 시장에 내놓은 회사 중 하나는 1938년 ^{[citation needed]}American Marsh였다.

내부 또는 외부 자체 프라이밍 단계를 거치지 않고 설계된 원심 펌프는 펌프가 처음 오일 프라이밍된 후에만 오일 펌프를 시작할 수 있습니다.더 견고하지만 느린, 그들의 임펠러는 공기보다 훨씬 밀도가 높은 액체를 움직이도록 설계되어 공기가 있을 ^[10]때 작동할 수 없게 됩니다.또한 흡입 측 스윙 체크 밸브 또는 벤트 밸브를 장착하여 사이펀의 작동을 방지하고 펌프가 정지되었을 때 오일이 케이스에 남아 있도록 해야 합니다.분리실이 있는 자기부양 원심펌프에서는 펌핑된 유체 및 유입된 기포가 임펠러 작용에 의해 분리실 안으로 펌핑된다.

공기는 펌프 배출 노즐을 통해 빠져나가고 오일은 다시 아래로 떨어져 임펠러에 의해 다시 갇힙니다.따라서 흡입 라인은 지속적으로 배출됩니다.이러한 자기부양 기능에 필요한 설계는 펌프 효율에 악영향을 미칩니다.또, 분리실의 치수는 비교적 크다.이러한 이유로 이 솔루션은 정원용 펌프와 같은 소형 펌프에만 채택됩니다.자주 사용되는 셀프 프라이밍 펌프 유형은 사이드 채널 및 워터 링 펌프입니다.

또 다른 유형의 셀프 프라이밍 펌프는 2개의 케이싱 챔버와 개방형 임펠러가 있는 원심 펌프입니다.이 설계는 프로세스 엔지니어링에서 단기간 동안 2상 혼합물(공기/가스/액체)을 펌핑할 때 또는 예를 들어 건설 구덩이에서 물을 배출할 때 탈가스 효과를 위해 사용됩니다.이 펌프 타입은 풋 밸브 없이, 흡입 측에 배기 장치 없이 작동합니다.펌프는 시운전 전에 취급할 오일로 프라이밍해야 합니다.흡입 라인이 배출되고 대기압에 의해 오일 레벨이 프론트 흡입 흡기 챔버로 밀려들 때까지 2상 혼합물이 펌핑됩니다.정상적인 펌핑 작동 중에 이 펌프는 일반적인 원심 펌프와 같이 작동합니다.

「」를 참조해 주세요.

레퍼런스

^ Shepard, Dennis G. (1956). Principles of Turbomachinery. Macmillan. ISBN 0-471-85546-4. LCCN 56002849.
^ "Sprayer Pump Types, Costs, and Specifications". Sprayer Supplies. 2018-10-13. Archived from the original on 2018-11-21. Retrieved 2018-11-21.
^ Reti, Ladislao; Di Giorgio Martini, Francesco (Summer 1963). "Francesco di Giorgio (Armani) Martini's Treatise on Engineering and Its Plagiarists". Technology and Culture. 4 (3): 287–298 (290). doi:10.2307/3100858. JSTOR 3100858.
^ Gülich, Johann Friedrich (2010). Centrifugal Pumps (2nd ed.). ISBN 978-3-642-12823-3.
^ Baha Abulnaga (2004). Pumping Oilsand Froth (PDF). 21st International Pump Users Symposium, Baltimore, Maryland. Published by Texas A&M University, Texas, USA. Archived from the original (PDF) on 2014-08-11. Retrieved 2012-10-28.
^ Moniz, Paresh Girdhar, Octo (2004). Practical centrifugal pumps design, operation and maintenance (1. publ. ed.). Oxford: Newnes. p. 13. ISBN 0750662735. Retrieved 3 April 2015.
^ Larry Bachus, Angle Custodio (2003). Know and understand centrifugal pumps. Elsevier Ltd. ISBN 1856174093.
^ Karassik, Igor J (2001). Pump Handbook (third ed.). McGraw Hill Education. ISBN 9780070340329.
^ ^a ^b Gülich, JF. (2008). Centrifugal pumps. Berlin: Springer. p. 79. doi:10.1007/978-3-642-12824-0. ISBN 978-3-642-12824-0.
^ "How do self-priming pumps work?". Pump Sales Direct Blog. 2018-05-11. Retrieved 2018-05-11.

원천

ASME B73 표준 위원회, 화학 표준 펌프

외부 링크

[Shepard-1] Shepard, Dennis G. (1956). Principles of Turbomachinery. Macmillan. ISBN 0-471-85546-4. LCCN 56002849.

[2] "Sprayer Pump Types, Costs, and Specifications". Sprayer Supplies. 2018-10-13. Archived from the original on 2018-11-21. Retrieved 2018-11-21.

[Ladislao_Reti_290-3] Reti, Ladislao; Di Giorgio Martini, Francesco (Summer 1963). "Francesco di Giorgio (Armani) Martini's Treatise on Engineering and Its Plagiarists". Technology and Culture. 4 (3): 287–298 (290). doi:10.2307/3100858. JSTOR 3100858.

[4] Gülich, Johann Friedrich (2010). Centrifugal Pumps (2nd ed.). ISBN 978-3-642-12823-3.

[5] Baha Abulnaga (2004). Pumping Oilsand Froth (PDF). 21st International Pump Users Symposium, Baltimore, Maryland. Published by Texas A&M University, Texas, USA. Archived from the original (PDF) on 2014-08-11. Retrieved 2012-10-28.

[6] Moniz, Paresh Girdhar, Octo (2004). Practical centrifugal pumps design, operation and maintenance (1. publ. ed.). Oxford: Newnes. p. 13. ISBN 0750662735. Retrieved 3 April 2015.

[7] Larry Bachus, Angle Custodio (2003). Know and understand centrifugal pumps. Elsevier Ltd. ISBN 1856174093.

[8] Karassik, Igor J (2001). Pump Handbook (third ed.). McGraw Hill Education. ISBN 9780070340329.

[priming-9] Gülich, JF. (2008). Centrifugal pumps. Berlin: Springer. p. 79. doi:10.1007/978-3-642-12824-0. ISBN 978-3-642-12824-0.

[10] "How do self-priming pumps work?". Pump Sales Direct Blog. 2018-05-11. Retrieved 2018-05-11.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

Search

원심 펌프

네임스페이스

더

목차

역사