양수기 용량 산출

양수기의 성능은 물을 얼마나 높은 곳까지 끌어올릴 수 있는가를 나타내는 양정과 단위 시간당 얼마나 많은 양의 물을 퍼 올리는가를 나타내는 양수량, 그리고 이때 필요한 동력은 얼마인가를 나타내는 소요 동력과 양정, 양수량에 의하여 계산할 수 있는 효율로 표시된다.

(1) 양정 : 양정은 흡입 수면에서 임펠러 축까지의 수직 거리인 흡입 양정과 임펠러축에서 토출 수면까지의 토출 양정이 
있으나 이 둘을 합한 거리를 일반적으로 양수기의 양정이라 하고 실 양정과 전 양정으로 나눈다.

(가)  실양정
흡입 수면과 토출 수면과의 수직 거리로서 이를 Ha라 하면 다음 식으로 표시한다.
Ha = hs+hd
* 여기서 hs : 흡입 실양정(m), hd : 토출 실양정(m)

(나) 전양정
실양정에 각종 손실 수두를 합한 것으로서 이를 H라고 하면 다음 식으로 표시한다.
H = Ha+hsl+hdl
* 여기서 hsl : 흡입쪽 손실 수두(m), hdl : 토출쪽 손실 수두(m)

(2) 양수량 : 양수기가 단위 시간당 양수하는 수량이며 이를 Q라 하면 다음 식으로 표시한다.
Q = AV
*여기서 A : 토출관 단면적(㎡), V : 관내 유속(m/sec)
양수기의 크기는 토출관의 안지름으로 나타내며, 일반적으로 흡입관은 토출관과 같은 지름의 것을 사용한다.
토출관의 유속은 1.5-3m/초의 범위에서 적당히 결정하며 양수기 크기에 따른 표준 양수량은 다음과 같다.

구경(mm)	양수량(㎡/min)	구경(mm)	양수량(㎡/min)
20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 175 200 250	0.02-0.05 0.04-0.08 0.07-0.15 0.11-0.22 0.18-0.36 0.28-0.56 0.45-0.90 0.71-1.40 1.12-2.24 1.80-3.55 2.30-4.60 2.80-6.00 4.50-9.00	350 400 450 500 600 700 800 900 1000 1200 1350 1500 1600	9.0-18.0 11.2-22.4 14.0-28.0 18.0-35.5 30-50 38-70 54-90 70-115 90-140 117-200 160-255 206-325 250-380

 

(3) 소요 동력

(가) 수동력
수동력은 양수기가 양수되는 물에 준 동력으로서 이론 동력이라고 하며 다음과 같이 나타 낸다.

수동력 = r * g  × Q × H
* 여기서 r : 물의 단위 체적당 무게(1,000kg/㎥), Q : 양수량(㎥/min), H : 전양정(m) g : 중력가속도 

(나) 축동력
축동력은 원동기가 양수기를 운전하는데 필요한 동력으로서 수동력을 양수기의 전 효율로 나눈 값이며 다음 과 같이 나타낸다.

축동력 = (r * g  × Q × H) ÷ nP
* 여기서 r : 물의 단위 체적당 무게(1,000kg/㎥), Q : 양수량(㎥/min), H : 전양정(m), nP : 펌프의 전효율(%)

(다) 소요 실동력
소요 실동력은 실제로 양수기를 운전하는데 필요한 동력으로서 축동력에 전동 효율과 여유율을 고려함으로서 산정 할 수 있으며, 다음과 같이 나타낸다.

소요실동력 = {축동력×(1+α)} ÷ nT
* 여기서 α : 여유율(전동기 0.1~0.2, 엔진 0.15~0.25),  nT: 전달효율(전동기 직결 1.0, 벨트장치 0.9~0.95)


(4) 효율

(가) 기계 효율(mechanical efficiency)
양수기의 기계 효율은 양액에 전달된 동력과 양수기 주축에 공급된 동력과의 비로 나타낸다. 즉 축동력에서 기계적 손실 동력을 뺀 값과 축동력과의 비를 말하며 다음과 같이 나타낸다.

기계효율 = (L - Lm)÷L
* 여기서 L : 축동력 (ps), Lm : 기계적 손실동력(ps)

(나) 수력 효율(hydraulic efficiency)
수력 효율은 각 밸브 및 관로에서의 저항, 물의 방향 변화와 와류 등에 의한 손실을 고려한 것으로서 전양정과 실양정과의 비로 나타낸다. 이것은 다음과 같이 나타낸다.

수력효율 = H÷Ha = (Ha-hl)÷Ha
* 여기서 Ha : 실양정, H : 전양정, hl : 펌프 내 수력손실

(다) 체적 효율(용적효율, volumetric efficiency)
체적 효율은 다음과 같이 나타낸다.

체적효율 = 펌프의 송출유량 ÷ 회전차속을 지나는 유량

(라) 전 효율(total efficiency)
양수기의 전 효율은 모든 효율을 곱한 값으로 구하고 다음과 같이 나타낸다.

전효율 =  Lw ÷ L = 수동력 ÷ 축동력

- 양정과 토출량의 관계 회전수를 일정하게 하면 왕복 양수기는 토출량의 많고 적음에 관계없이 양정은 거의 일정 하지만 원심 양수기는 토출량의 증가에 따라 양정은 점차 감소되고 어는 한도를 벗어나면 급격한 양정의 감소를 가져온다. - 회전수와 양정의 관계 원심 양수기는 회전수의 제곱에 비례하여 양정이 변화하지만 용적형 양수기는 회전수에 비례하여 양정이 증감된다. 따라서 원심 양수기는 회전수가 감소되면 양정이 현저히 저하 하게 된다. - 회전수와 토출량과의 관계 원심 양수기와 용적형 양수기는 회전의 증감에 비례하여 토출량이 증감된다. - 양정과 소요 동력 원심 양수기와 용적형 양수기에서 토출량을 일정하게 하고 양정을 높이면 소요 동력은 비례적으로 증가한다. - 회전수와 소요 동력의 관계 회전수가 증가하면 양정 및 토출량은 증가 되지만 이에 따라 축동력은 크게 증감하므로 효율이 높은 규정 회전수를 위해야 한다