원심 펌프 시스템에서 "헤드"는 단순한 기술 매개변수 그 이상입니다. 펌프가 대상 위치에 유체를 전달하고 파이프라인 저항을 효과적으로 극복할 수 있는지 여부를 직접적으로 결정합니다. 헤드 계산의 오류는 기껏해야 유량 부족과 에너지 소비 증가로 이어질 수 있으며, 최악의 경우 캐비테이션, 모터 과부하 또는 장비 손상까지 초래할 수 있습니다.
새로운 시스템을 설계하든, 기존 펌프를 교체하든, 작동 이상 문제를 해결하든, 정확한 수두 계산 방법을 익히는 것이 효율적이고 안정적이며 에너지 절약적인 작동을 달성하는 데 중요합니다. 이 글은 복잡한 원리를 명확한 단계로 나누어 유체역학에 대한 깊은 배경 지식이 없어도 쉽게 이해할 수 있도록 해줍니다.
수두는 원심 펌프가 유체의 단위 중량에 제공하는 총 기계적 에너지를 의미하며 단위는 미터(m) 또는 피트(ft)입니다.
참고: 머리 ≠ 압력! 공식을 사용하여 변환할 수 있지만 물리적 의미는 다릅니다.
헤드는 네 가지 구성 요소로 구성됩니다.
| 요소 | 설명 |
|---|---|
| 정적 헤드 | 흡입액면과 토출액면의 수직 높이차 (단위 : m) |
| 압력 헤드 | 흡입측과 토출측의 압력차를 극복하는데 필요한 등가 액체 기둥 높이 |
| 속도 헤드 | 유체 흐름 속도에 의해 생성된 운동 에너지 항(보통 작지만 특별한 경우에 고려해야 함) |
| 마찰 헤드 | 파이프, 밸브, 엘보 등의 유체 마찰로 인한 에너지 손실 |
✅ 총 수두 공식: Htotal = Hstatic + Hpress + Hvelocity + Hfriction
다음과 같은 알려진 조건에 따라 개방형 흡입 탱크에서 가압 배출 탱크로 실온의 물을 운반합니다.
💡 참고: 개방형 탱크의 압력은 대기압이며 게이지 압력은 0이므로 흡입측 압력 수두는 0입니다.
흡입탱크의 단면적이 파이프의 단면적보다 훨씬 크다고 가정하면 흡입유속은 0이므로 토출측 속도수두만 계산하면 됩니다.
파이프 단면적:A = π(d/2)² = 3.1416 × (0.05)² ≒ 0.00785m²
유속:v = Q/A = 0.0139 / 0.00785 ≒ 1.77 m/s
속도 수두:H속도 = v²/(2g) = (1.77)²/(2×9.81) ≒ 3.13 / 19.62 ≒ 0.16 m
⚠️ 참고: 흡입 및 토출 파이프 직경이 다른 경우 속도 차이를 계산해야 합니다: (v²² - v₁²)/(2g)
Darcy-Weisbach 공식 사용: Hfriction = f × (L/d) × (v²/(2g))
데이터를 대체하십시오.
마찰 = 0.02 × (100/0.1) × 0.16 = 0.02 × 1000 × 0.16 = 3.2m
✅ 중요 알림: 원본 텍스트에서는 결과가 32m로 잘못 계산되었습니다. 실제 값은 3.2m여야 합니다. 이 오류는 심각한 크기의 펌프 선택으로 이어져 낭비를 초래합니다!
🔧 팁: 100m 파이프 길이에는 밸브와 엘보우의 "등가 길이"가 포함되어야 합니다(예: 90° 엘보우 1개 ≒ 3m 직선 파이프).
Htotal = H정적 + H압력 + H속도 + H마찰 = 15 + 20.4 + 0.16 + 3.2 = 38.76m
😀 엔지니어링 권장 사항: 펌프 선택 시 5%~10% 여유를 확보하세요. 정격 수두가 40~42m 이상인 원심 펌프를 선택하는 것이 좋습니다.
| 도구 | 목적 |
|---|---|
| 무디 차트 | 레이놀즈 수와 파이프 벽 거칠기를 기반으로 마찰 계수 f를 정확하게 결정합니다. |
| 피팅 등가 길이 표 | Hf 계산에 포함하기 위해 엘보우, 밸브 등을 직선 파이프 길이로 변환 |
| 온라인 계산기 | 신속한 결과 확인을 위한 Engineering ToolBox, Pump-Flo 등 |
| 현장 압력 게이지 방법 | 기존 시스템의 경우 다음 공식을 사용하여 헤드를 역계산할 수 있습니다. H = (Pd - Ps)/(ρg) + Δz + (vd² - vs²)/(2g) |
| 오인 | 올바른 이해 |
|---|---|
| ❌ "머리가 압박이다" | 흡입탱크 액면에서 토출탱크 액면까지의 수직높이 : 15m |
| ❌ 마찰 손실 무시 | ✅ 긴 파이프라인이나 작은 직경의 파이프에서는 Hf가 전체 양정의 20% 이상을 차지할 수 있습니다. |
| ❌ 속도수두 생략 | ✅ 소구경, 대유량 시스템에서는 무시할 수 없습니다(특히 흡입/토출 배관 직경이 다른 경우). |
| ❌ 액위 높이 차이 대신 펌프 입구와 출구 사이의 거리를 사용합니다. | ✅ 고정 수두는 액체 레벨 사이의 수직 거리여야 합니다. |
| 단계별 계산 예시: 실습 | ✅ 비수성 유체의 경우 실제 밀도 ρ 및 점도 ν에 따라 계산을 수정해야 합니다. |
원심 펌프 양정 계산은 극복할 수 없는 문제가 아닙니다. 정적 수두, 압력 수두, 속도 수두, 마찰 수두의 네 부분으로 나누고 매개변수를 단계별로 대체하면 신뢰할 수 있는 결과를 얻을 수 있습니다. 산업용 유체기기 분야의 전문 브랜드로,테피코스원심 펌프 시리즈 제품은 엄격한 유체 역학을 기반으로 설계되어 다양한 시나리오의 헤드 요구 사항을 정확하게 일치시키고 높은 에너지 효율 비율과 안정적인 내구성을 갖추고 있어 헤드 계산 후 선택 및 구현 요구 사항을 완벽하게 충족합니다. 다양한 작업 조건에 적합한 Teffiko의 원심 펌프 제품에 대한 자세한 내용을 알아보거나 맞춤형 선택 솔루션을 얻으려면 언제든지 문의해 주세요.저희에게 연락주세요!
