[건설기계기술사 제140회 3교시 5번]

3교시 5번 · 25점 · 6문제 중 4문제 선택 · 100분

원심펌프의 수력 손실을 제시된 원인에 따라 설명하고, 수력효율에 대하여 설명하시오.

  1. 회전차에서의 손실
  2. 안내깃에서의 손실
  3. 케이싱에서의 손실
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답안 구조

  1. 개요
  2. 회전차에서의 수력 손실
  3. 안내깃에서의 수력 손실
  4. 케이싱에서의 수력 손실
  5. 원심펌프의 수력효율
  6. 결론

용어 정의

수력 손실
펌프 내부를 유체가 통과할 때 마찰, 유동 박리, 와류, 충돌 등으로 인해 소산되는 에너지 수두 손실의 총합이다.
수력효율
펌프가 유체에 실제로 전달한 유효수두를 임펠러가 유체에 가한 이론수두로 나눈 비율로, 수력 손실이 적을수록 증가한다.

핵심 내용

1)

  • 유체와 회전차 깃 표면 사이의 마찰로 인한 표면 마찰 손실
  • 유로 단면적 변화 및 곡률에 따른 이차 유동 발생과 와류 손실
  • 설계점 이외 운전 시 유체 유입각과 깃 입구각 불일치로 인한 충돌 손실

2)

  • 회전차 출구 유동각과 안내깃 입구각의 불일치로 발생하는 유동 충돌 손실
  • 안내깃 유로의 점진적 확대 과정에서 발생하는 유동 박리 및 와류 손실
  • 안내깃 표면과 고속 유체 사이의 점성 마찰 손실

3)

  • 볼류트 케이싱 내부 벽면과의 유체 마찰로 인한 점성 마찰 손실
  • 단면적 증가에 따른 유동 감속 과정에서의 와류 및 디퓨저 확대 손실
  • 토출관으로 이어지는 연결부의 형상 변화에 따른 국부 손실
  • 수력효율: 이론수두 대비 실양정의 비, 회전차·안내깃·케이싱 손실 합이 클수록 저하
  • 설계 유량 부근에서 최대, 비설계 유량에서는 충돌·박리 손실 증가로 감소

공식: ηh=HHth=Hth−hLHth\eta_h = \frac{H}{H_{th}} = \frac{H_{th} - h_L}{H_{th}}

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출처: 한국산업인력공단, Q-Net 자료실 · 공공누리 제1유형 · 원문(Q-Net)

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