펌프 공동현상의 원인과 요소

액체는 온도를 상승시키거나 압력을 하강시키면 증발하게되서 기체화하는데 일정한 수온에서 압력이 하강하여

포화증기압 이하로 액체의 내부에서 증발하여 기포가 발생하는데 이를 공동현상이라 한다.

펌프의 공동현상의 원인

펌프에서는 펌프 회전차(Impeller) 입구에서 압력의 저하가 가장 큰데 압력이 포화증기압 이하로 하강하면

양수되는 액체가 기화하게 되어 공동이 발생하게 된다.

이 공동부분이 수류를 따라 이동하면서 펌프 토출측에서 고압부분에 돌입하게 되면 순간적으로 소멸되면서

충격과 소음, 진동이 발생하게 된다.

그 후 충격이 발생하여 회전차가 망가지거나 소음, 진동이 발생하여 양수가 감소하거나 안되는 상태가지 이르게되는데,

이런 현상을 공동현상이라 한다.

또한 이 현상은 펌프의 흡상양정이 높거나 유속의 급변, 와류의 발생 등에 의해 발생하게 된다.

공동현상에 영향을 주는 요소

- 수온: 수온에 따라 포화증기압이 변화하며 특히 고수온일 경우 더욱 유의하여야 한다.

- 액체의 성질: 양수되는 액체의 성질에 따라 포화증기압이 변화된다.

- 흡수면의 작용하는 압력: 흡수면의 개폐상태 및 펌프설치높이에 따라 유효흡입수두가 달라져 공동현상이 발생한다.

공동현상 방지

공동현상은 일반적으로 Ns가 크거나 흡입양정이 클 경우 쉽게 발생하므로 Ns 값을 작게 하고

흡입양정일 낮추는 것이 좋다.

그러나 공동현상은 펌프의 종류, 수온, 유량, 전양정, 액체의 성질에 따라 영향을 받으므로 펌프에 이용되는

유효흡입수두가 펌프가 필요로 하는 유효흡입수두 보다 항상 크게 하는 것이 좋다.

즉, 공동현상 없이 펌프를 운전하려면 펌프입구 직전의 전압력을 액체의 포화증기압보다도

필요흡입수두x(1+@)에 상응하는 압력 이상으로 높여야 한다.

- 유효흡입수두를 가능한 크게하기 위해 펌프 설치를 최대한 낮게하며 흡입배관을 짧게하고

  관내유속을 작게한다.

- 유효흡입수두 > 필요흡입수두 x 1.3

  유효흡입수두 - 필요흡입수두=1.0~1.5m 이상 유지한다.

- 흡입수조 형상과 치수는 과도한 와류, 편류가 발생되지 않도록 한다.

- 편흡입펌프로 필요흡입수두가 만족되니 않은 경우에는 양흡입펌프를 사용한다.

- 대용량 펌프 또는 흡상이 불가능한 펌프는 흡수면보다 펌프를 낮게 설치할 수 있는 입축펌프를

  사용하여 회전차 위치를 낮게 한다.

- 펌프의 흡입측 밸브는 유량조절 불가

- 펌프의 전양정에 과대한 여유를 주면 실제운전은 과대 토출량의 범위에서 운전되므로 전양정 실제

  적합되도록 결정한다.

- 계획 토출량보다 현저히 벗어나는 범위의 운전은 피해야하며, 양정변화가 큰 경우에는 저양정 지역에서의

  필요흡입수두가 크게되어 공동현상이 발생할수 있다.

펌프의 전양정

- 전양정 = 실양정 + 마찰손실수도 + 말단압력(속도수두)

- 실양정 = 흡입양정 + 토출양정

- 펌프 전양정이란 펌프가 물에 주는 에너지로 이 중에서 마찰손실을 제외한 나머지가 물에 전달되어

  물의 에너지를 상승시킨다.

- 마찰손실수두 = 직관부 마찰손실 + 국부손실