유효흡입수두 계산서 - NPSH Calculation Sheet

유효흡입수두 계산서 - NPSH Calculation sheet

NPSH는 유체를 이송하는 원심펌프를 선정하는 과정에서 

 

기초적이며 필수적으로 계산하는 것으로 

 

Net positive suction head 의 줄임말이며 

 

우리말로 "유효흡입양정수두" 라고 합니다. 

 

 

NPSH를 계산하는 이유는 펌프의 케비테이션(공동화 현상)에 

 

의한 영향을 사전에 확인하고 방지하기 위함이라 할 수 있습니다. 

 

 

 

공동화현상이 발생하면 "탕", "탕" 소음과 함께 펌프의 

 

로터(블레이드)에 충격을 가하고 이는 부식을 초래하여 

 

기기의 수명을 단축시키고 성능을 저하시키는 요인이 됩니다. 

 

 

 

다시 말해 펌프내에서 공동화 현상이 발생하지 않는다는 것은 

 

펌프를 만족스럽게 사용할 수 있다는 것을 의미하며 

 

이를 확인하기 위한 척도로 NPSH를 확인하는 것입니다. 

 

 

 

모든 유체는 높은 압력 지점에서 낮은 압력 지점으로 

 

이동하려는 성질을 가지고 있고 펌프의 흡입구에서는 

 

유체는 수두 압력과 펌프의 헤드 압력으로 밀려 이동하게 되고 

 

이 때 유체의 온도가 Vapor pressure(증기압) 보다 

 

낮은 경우 케비테이션 Range 에 들어가게 되므로 

 

이를 방지하기 위해서 NPSHa 와 NPSHr 을 비교 하여 

 

NPSHa가 큰 값이 나오는지 확인해야 합니다.

*본문 아래쪽에 계산서(엑셀 시트)가 포함되어 있습니다. 

 

NPSHa > NPSHr

*Pump Design OK!

Where ;

• NPSHA : Net positive suction head available

 

• NPSHR : Net positive suction head pump required(Pump) *펌프에 흡입포트에 필요한 최소 압력으로 제조사 해당 모델의 성능곡선도나, 데이타 시트에서 확인하여야 합니다. 

 

만약 계산상에 NPSHR 이 클 경우 유요흡입수두의 압력을 

 

높이거나 NPSHR을 낮추어 케비테이션 Range 에 

 

들어가지 않도록 설계를 재검토해야 합니다.

유효흡입수두 계산식 - NPSH Formula

NPSHA(유효흡입수두)를 계산하기 위한 공식은 다음과 같습니다.

 

 

 

Where ;

• Pn = Absolute pressure in pumped vessel (bar abs.)

 

• PD = Vapor pressure pressure (bar abs.)

 

• ρ   .= Density of fluid (kg/dm²)

 

• Hf  = Friction losses in suction side pipe work (losses to inlet) (m)

 

• Hzgeo = Inlet head (Mini,um fluid level above pump (m)

 

• V = Fluid velocity in pump flange (m/s)

 

• g = Acceleration due to gravity (9.81m/s²)

 

 

공식 설명 : 

1. Pn은 유체가 담겨 있는 용기 안에 가해지는 압력을 말합니다. 만약 용기가 대기압에 노출되어 있다면 표준 대기압 1.013 bar a 를 적용합니다. 이때 압력은 절대압 기준입니다. 
2. PD 유체의 증기압(Vapor pressure) 를 뜻합니다. 
3. ρ 유체의 밀도를 뜻합니다. 
4. Hf 마찰 손실을 뜻합니다. 
5. Hzgeo 는 유체가 담겨져 있는 수위를 펌프의 흡입구를 기준으로 산출한 높이를 뜻 합니다. V는 Pump 흡입단에서의 유체의 속도를 말 합니다. g는 중력가속도를 말합니다. 

 

유효흡입수두 계산서 시트

 

첨부의 계산서를 통해 필수 입력값을 입력하면 아래와 같은 결과치를 얻을 수 있습니다. 

 

 

• NPSHA : 자동으로 계산

 

• NPSHA와 NPSHR를 비교하여 NPSHA 이 클 경우 PUMP IS OK, 작을 경우 PUMP CAN NOT BE USED (사용할 수 없음) 으로 결과를 보여줍니다. 

 

 

NPSH calculation sheet.xls

0.32MB

 

 

 

 

첨부의 계산서는 참고용이며 상업적 결과를 보증하는 것은 아닙니다.

 

추가설명

• 계산서는 표준물질인 물을 기준으로 하고 있습니다. 유체의 온도 값을 변경하면 증기압(물)이 자동으로 입력됩니다. 따라서 별도로 증기압을 찾아볼 필요가 없습니다. 

 

• 확인 단계에서 Range margin 을 주기 위해 NPSHR(PUMP) + 1m 가 적용되어 있습니다. Ensure 값은 0.5~1.0 m를 적용합니다. 

 

• 첨부의 계산서 상에서는 펌프 흡입 단에서의 중력가속도와 속도 비(V²/2g)가 빠져 있습니다. 펌프 흡입단에서의 속도를 알 수 있다면 추가하면 되지만 이는 확인하기가 어렵습니다. 만약 흡입단에서의 속도가 1.5m/sec 이라면

 

• [(1.5m/sec x 1.5m/sec)/9.8m/sec²] = 약 0.23m 의 추가 수두가 발생합니다. 

 

첨부자료 2. Acceleration Head - reciprocating pump

 

 

Acceleration head- reciprocating pump.xls

0.04MB

 

 

 

 

NPSHA 값은 유체의 수위(HEAD)가 높고 표면적에 작용하는 압력(Pn) 크면서, 온도가 낮아 증기압이 낮을수록 커진다는 것을 알 수 있습니다.

 

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