펌프 대 파이프, 3부

이 칼럼의 1부와 2부는 각각 Pumps & Systems 2월호와 3월호에 게재되었습니다.

일반적으로 펌프 흡입 배관은 펌프 흡입 노즐보다 최소 한 크기 더 큽니다. 병렬 펌프는 더 큰 파이프 크기에 대한 요구 사항을 제시합니다. 이는 대부분 속도와 NPSHa(Net Positive Suction Head Available) 마찰 손실 요구 사항을 모두 수용하기 위한 것입니다. 사용자가 펌프를 프라이밍하는 데 필요한 시간에 더 관심을 갖는 셀프 프라이머 흡입 라인은 예외일 수 있습니다. 흡입 라인이 클수록 더 많은 공기가 배출됩니다. 이는 액체 흐름 없이 펌프가 작동하는 데 추가 시간이 소요된다는 의미입니다. 재순환으로 인해 프라이밍 챔버 유체가 과열되고, 기계적 밀봉이 제대로 윤활되지 않거나 개별 펌프 설계에 따라 과열될 수 있으므로 과도한 프라이밍 시간은 바람직하지 않습니다.

잘못된 크기의 흡입 파이프 외에도 과도한 마찰과 불균형한 소용돌이 흐름 프로파일을 초래하는 다른 문제도 있습니다. 가장 좋은 방법은 난류와 고르지 못한 유속 프로파일을 줄이거나 제거하는 것입니다. 이중 흡입 펌프는 다른 설계보다 이러한 문제에 훨씬 더 취약합니다. 가장 일반적인 문제는 다음과 같습니다.

배관 무결성 및 관련 (플랜지) 연결에 관한 설명: 특히 리프트 응용 분야에서는 기밀해야 한다는 점을 이해하십시오. 파이프 내부의 압력은 대기압보다 낮습니다(진공이라고 생각함). 액체가 새지 않는다고 해서 공기가 파이프 안으로 새어 들어갈 수 없다는 의미는 아닙니다.

이 섹션은 특히 펌프의 흡입측을 참조합니다. 토출측 파이프 크기 증가 방법을 다른 열에 저장하기 때문입니다. 나는 이 주제에 관해 수많은 열띤 긴 토론/논쟁을 목격했습니다. 해당 주제를 간략히 다루겠습니다.

두 가지 주요 사항이 있으며, 그 다음에는 패러다임 전환으로 세 번째 아이디어를 제시하겠습니다. 첫 번째는 펌프의 흡입측에 동심원형 감속기를 사용하는 것이 적절한지 여부이고, 두 번째는 편심형 감속기를 사용하는 경우 편심측을 어느 방향으로 배치해야 하는가?

표면적으로 공기 혼입 및 그에 따른 흐름 차단 문제로 인해 동심원 감속기는 수평 펌프 흡입 배관에 광범위하게 사용되지 않았습니다. 마치 부분적으로 닫힌 밸브나 오리피스가 라인에 배치된 것처럼 에어 포켓이 막히는 역할을 하고 흐름을 제한한다는 점을 인식하십시오. 저는 공기 포집에 대한 우려가 일반적으로 유체 속도에 의해 휩쓸리는 것 외에도 방향과 기하학적 구조에 의해 무효화되기 때문에 동심원 감속기가 수직 배관에 완벽하게 수용 가능하다고 믿습니다. 더 논란이 되는 주제는 펌프 흡입 라인의 수평면에 동심원 감속기를 통합하는 것입니다. 나는 펌프 흡입 방식에 동심원 감속기를 성공적으로 적용한 수많은 사례를 관찰했음을 지적하겠습니다. 사용자는 공기 포획 문제를 경험하지 않지만 대부분의 경우 공기나 가스를 배출해야 하는 경우 수동 배출 또는 자동 공기 배출 밸브(ARV)가 설치되어 있습니다.

수평 동심원 감속기를 사용하는 이러한 패러다임 전환 철학은 파이프의 액체 속도가 모든 공기 및 비응축성 가스의 운송을 용이하게 한다는 것입니다. 동심 감속기 선택의 추가 장점은 감속기 하류의 액체 속도 프로파일이 편심 감속기와 달리 대칭이라는 것입니다. 나는 가상적으로 액체의 전체 속도가 전환 시 갇히는 대신 흐름을 따라 공기와 비응축성 가스를 운반(스윕)할 수 있다는 데 동의합니다. 이 결정을 내리기 전에 전산유체역학(CFD) 분석을 수행하십시오. 또한 펌프가 흡입 공급원보다 높은 고도에 있거나 액체 특성에 공기, 증기 및 비응축성 가스의 동반이 포함되는 것으로 알려진 상황에서는 동심 감속기의 사용을 피하는 것이 좋습니다.