§1
실험 개요
원심펌프는 유체 수송 장치 중 가장 보편적이며, 유량(Q)과 양정(H)·축동력(P)·효율(η)이 펌프 특성으로 정의된다. 학부에서는 실험 펌프에서 밸브를 조여 유량을 변화시키며 H, P, η을 측정해 성능 곡선을 작성하고 BEP를 결정한다.
§2
이론 배경
양정과 동력
총양정 H = (Pd − Ps)/(ρg) + (vd² − vs²)/(2g) + Δz. 수력동력 Ph = ρgQH. 효율 η = Ph/Pshaft.
Affinity 법칙
회전수 N에 대해 Q ∝ N, H ∝ N², P ∝ N³. 다른 회전수의 성능 추정에 사용.
§3
실험 장치 및 시약
- — 원심펌프 + 모터
- — 토출·흡입 압력계
- — 유량계 (오리피스 또는 자기식)
- — 전력계 또는 토크 미터
§4
실험 절차
- 1.토출 밸브를 완전 개방한 상태에서 펌프 가동, 정상상태 대기.
- 2.토출 밸브를 단계적으로 조여 Q를 0, 25%, 50%, 75%, 100%로 변화.
- 3.각 점에서 Ps, Pd, Q, Pshaft 동시 기록.
- 4.데이터로부터 H, Ph, η 계산.
§5
데이터 처리
Q에 대한 H, P, η 곡선을 동시에 그림. η가 최대가 되는 Q*가 BEP. 명판 정격값과 비교.
§6
예비보고서 항목별 작성 팁
이론
Bernoulli + 펌프 일을 결합한 양정 식의 유도를 한 번 적기.
안전
토출 밸브 완전 차단 운전(shut-off)은 짧은 시간만, 캐비테이션 주의.
§7
자주 하는 실수
- — 흡입측 양정을 부호 잘못 적용
- — 펌프 가동 직후 측정해 정상상태 미도달
- — 전력 측정에 모터 효율 보정을 빼먹음
§8
자주 묻는 질문
Q. BEP에서 왜 운전하는 게 좋나요?
효율이 최대일 뿐 아니라 진동·소음·캐비테이션이 가장 적은 영역입니다. BEP에서 멀리 운전하면 베어링 마모, 유체 박리, 노이즈가 심해져 펌프 수명이 단축됩니다.
Q. 왜 토출 밸브로 유량을 조절하나요?
흡입 밸브를 조이면 펌프 내 압력이 낮아져 캐비테이션이 발생할 수 있기 때문입니다. 토출 측 조절은 유량은 줄이지만 흡입 압력은 안정 유지. VFD(가변속도)가 가장 효율적이지만 장비가 비쌉니다.
§9
참고 표준·문헌
본 가이드는 다음 표준·교과서·핸드북의 정의·식·표준 절차를 따라 작성되었습니다. 학교 양식과 표준 절차가 다를 경우 학교 양식을 우선합니다.
- [1]Fox, R.W., McDonald, A.T., Pritchard, P.J. — Introduction to Fluid Mechanics, 9th ed., Wiley, 2015
- [2]Perry's Chemical Engineers' Handbook, 9th ed., McGraw-Hill, 2018
- [3]McCabe, W.L., Smith, J.C., Harriott, P. — Unit Operations of Chemical Engineering, 7th ed., McGraw-Hill, 2005