® 자료제공: 효성EBARA주식회사

제4장 기장계획

1. 시방의 결정과 기종, 형식의 결정

1.3 펌프전양정의 결정

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1989년 설립된 효성에바라(주)는 농업관개용, 도시 상․하수도용, 대형 플랜트의 공업용, 제지․화학플랜트 및 발전소용에 이르기까지 용도에 따라 다양한 펌프를 생산, 공급함으로써 국내 최고의 시장 점유율을 차지하였던 효성중공업(주)(현, (주)효성)과 세계 펌프시장에서의 시장점유율 1위를 지키고 있는 일본의 (株)荏原(EBARA)製作所 그리고 원자력․화력․발전소용 특수펌프 제조 전문업체인 미국의 BW/IP International(현, Flowserve Corporation) 3개사가 펌프사업 부문에서 최고의 경쟁력을 갖추기 위해, 자본 합작과 기술제휴를 통해 설립된 회사이다.

이러한 우수한 기술력의 효성에바라(주)로부터 자료를 제공받아 펌프란 무엇인가? 펌프의 기초부터 펌프의 원리, 펌프의 기술, 펌프의 응용분야까지 펌프의 󰡐A to Z󰡑를 상세하게 소개하여 펌프를 공부하는 학생이나 이 업계의 종사자, 이 업계에 입문하려는 이들에게 펌프에 대한 이해를 높이고자 한다.

<편집자 주>

1.3 펌프전양정의 결정

1) 펌프의 전양정

H=Ha+△Hp+Hℓ+Vd2/2g (4.1)

여기서, H : 전양정 (m)

Ha : 실양정 (m)

토출면과 흡수면의 수위차에서 토출수면쪽이 높을 때(+)

△Hp : 수면에 작용하는 압력헤드차 (m)

△Hp=Hp1-Hp2

Hℓ : 관로, 밸브 등의 여러 손실헤드 (m) (펌프이 외의 손실)

Hℓ=Hℓs+Hℓd

Vd2/2g : 토출속도 헤드 (m)

g : 중력가속도 (9.8m/sec2)

단, 가압 펌프와 같이 펌프의 흡입관에 다른 곳에서 에너지가 주어지는 속도로서 유입하는 것에는

H = Ha+△Hp+Hℓ+(Vd2-Vs2)/2g (4.2)

여기서, Ha : 토출관의 입의 점 A와 흡입관의 임의점

B 와의 높이차 (A-B) (m)

△Hp : A점과 B점에서의 정압헤드 차 (m)

Hℓ : A점에서 B점까지의 관로, 밸브 등의 여

러 손실헤드 (m) (펌프를 제외한다)

Vd : A점에서의 관내유속 (m/sec)

Vs : B점에서의 관내유속 (m/sec)

입형펌프의 경우는 식(4.1)에서 H = Hℓd가 된다. 실양정으로서 수위 변화가 클 경우에는 펌프의 특성, 수위차의 변화폭, 계획양수량의 결정근거를 감안해서 정한다. 또 압력과 압력헤드의 관계는 식(4.3)에 의해 구해진다.

Hp=10×P/γ (4.3)

여기서, Hp : 압력헤드 (m)

P : 압 력 (Kg/cm2)

γ : 췹급액의 비중 (g/cm2)

2) 관의 마찰 손실헤드

관의 마찰손실을 나타내는데는 일반적으로 다음 두가지 식이 사용된다.

V=CRP SQ (4.4)

Hf=λV2 L/(2gD) (4.5)

여기서, V : 관내평균유속 (m/sec)

C,P,Q : 계수

R : 유체평균 깊이 (m)

S : 동수구배

S=Hf/L

Hf : 관의 마찰 손실헤드 (m)

λ : 마찰 손실계수

g : 중력가속도 (m/sec2)

L : 관길이 (m)

D : 관의 내경 (m)

3) 층류인 경우의 마찰 손실계수

층류인 경우 손실헤드는 유에의 점도 및 유속에 비레한다.

λ : 64/Re (4.6)

여기서, Re : 레이놀즈 수

4) 난류인 경우의 마찰 손실계수

물을 취급하는 펌프 관로내의 흐름에서는 대개의 경우 난류이다. 난류인 경우 마찰 손실계수는 다음의 실용공식으로 나타낸다.

[Darcy 공식]

식(4.5)와 같다.

λ=0.020+0.0005/D(m) (신주철관의 경우)

관의 사용연령이 오래되면 λ는 위 식값의 1.5~2.0배 정도로 된다. Darcy 공식에 따른 직관 100m 당의 손실헤드를 <그림4.4>에 표시한다.

[헤젠윌리엄 공식]

식(4.4)의 형식으로 상수도 방면에 많이 채용되고 있다.

여기서, V=0.849 C R0.63 S0.54 (4.7)

C : <표 4.2>에 표시한다.


이외의 기호는 식(4.4)와 같다.

헤젠윌리엄 공식에 따른 100m 당의 손실헤드를

<그림 4.5(1)-(4)>에 표시한다.

[지전공식]

신관에 대해서는

V=CR0.581 Q0.507       (4.8)

각종 관의 C값을 <표 4.3>에 표시한다. 또 신주철관 경우 100m당 손실헤드를 <그림 4.7>에, 또한 지전공식에 의해 계산된 주철관의 사용연수에 대한 손실의 증가율을 <그림 4.8>에 표시한다.

[스코비 공식]

퓨음관의 경우에 많이 사용되며 다음의 식으로 표시된다.

V=84.2 R0.625 Q0.5 (4.9)

퓨음관의 관길이 100m 당 손실헤드를 <그림 4.9>에 나타내었다.

[스키마이의 공식]

에타니트관에 대하여 아래의 공식이 사용된다.

V=165 R0.68 S0.56 (4.10)

에타니트관의 관길이 100m당 손실헤드를 <그림 4.10>에 나타내었다.