2교시 1번 · 25점 · 6문제 중 4문제 선택 · 100분
다음의 설비계통에서 ①, ②, ③의 배관설계를 하는 경우 다음 사항에 답하시오.
- 펌프의 운전점을 펌프성능곡선도에 나타내어 비교 설명하시오.
- 펌프 수량을 2대 설치 하여 유량 증대 또는 감소에 대응 하도록 할 경우 펌프의 효율적인 연결방식(직렬 또는 병렬)과 이에 따른 ①, ②, ③ 중 가장 적합한 배관 설계 방법을 선택하고, 그 이유를 설명하시오.
(단, 펌프의 효율은 고려하지 않는다.)
| 배관설계 | 배관길이(m) | 배관경(mm) | 배관표면조도(mm) |
|---|---|---|---|
| ① | 300 | 100 | 0.2 |
| ② | 300 | 150 | 0.15 |
| ③ | 300 | 200 | 0.1 |
답안 개요 보기
답안 구조
- 개요
- 배관 설계 조건별 시스템 관로 저항 분석
- 배관설계에 따른 펌프 운전점 비교 설명
- 펌프 2대 설치 시 최적 연결방식 선정
- 병렬 운전에 적합한 배관 설계 도출 및 이유
- 결론 및 실무 적용 시 고려사항
용어 정의
- 운전점 (Operating Point)
- 펌프의 성능(양정-유량) 곡선과 배관계의 관로저항 곡선이 교차하는 점으로, 실제 펌프가 시스템 내에서 작동하는 유량과 양정 상태를 의미함.
- 관로저항곡선 (System Resistance Curve)
- 배관 시스템에서 유량이 변할 때 발생하는 마찰 손실 수두의 변화를 나타낸 곡선으로, 유량의 제곱에 비례하여 증가하는 2차 곡선 형태임.
- 병렬운전 (Parallel Operation)
- 동일한 특성을 가진 2대 이상의 펌프를 연결하여 동일 양정에서 유량을 증가시키기 위한 운전 방식으로, 부하에 따른 유량 변동 대응에 유리함.
핵심 내용
1)
- 배관경과 표면조도를 이용한 각 배관의 마찰계수 및 관로 저항계수 비교 분석
- 배관 ①은 관경이 가장 작고 조도가 커 가장 가파른 관로저항곡선 형성
- 배관 ③은 관경이 가장 크고 조도가 작아 가장 완만한 관로저항곡선 형성
- 펌프 성능곡선과 저항곡선의 교점 도해 및 배관별 운전점의 유량, 양정 크기 비교
공식:
2)
- 설비계통의 유량 증대 및 감소 부하 변동에 대응하기 위한 펌프 병렬 연결 방식 선정
- 단일 폐회로 순환수 배관에서 직렬 연결은 양정 증가 목적이므로 본 시스템 적용에 부적합
- 관로저항이 큰 배관(①) 적용 시 펌프 합성 성능곡선과의 교점 이동폭이 작아 유량 증가 효과 미미
- 관로저항이 가장 작고 곡선이 완만한 배관 ③을 선정하여 펌프 병렬 운전 시 유량 증대 효과 극대화 도출
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출처: 한국산업인력공단, Q-Net 자료실 · 공공누리 제1유형 · 원문(Q-Net)