원심 펌프의 유압 손실, 체적 손실 및 기계적 손실은 무엇입니까?

에너지 전환 과정에서원심 펌프, 모든 입력 전력이 액체의 압력 에너지와 운동 에너지로 효과적으로 변환될 수 있는 것은 아닙니다. 실제 운전에서는 불가피한 에너지 손실이 항상 존재합니다. 에너지 손실의 물리적 메커니즘에 따르면 원심 펌프의 손실은 일반적으로 유압 손실, 체적 손실 및 기계적 손실의 세 가지 범주로 나뉩니다. 이 세 가지 유형의 손실이 함께 펌프의 전체 효율을 결정합니다.

I. 수압 손실

정의: 흐름 손실이라고도 알려진 유압 손실은 액체가 펌프 내부의 흐름 구성 요소를 통해 흐를 때 발생하는 에너지 손실을 의미합니다. 결과적으로는 펌프의 이론양정과 실제 양정의 차이로 나타난다. 이것이 펌프 효율에 영향을 미치는 주요 요인입니다.

원인: 유압 손실은 주로 다음 세 가지 측면으로 구성됩니다.

1. 충격 손실: 액체가 임펠러에 유입되거나 유출될 때 흐름 방향이 블레이드 또는 유로의 설계된 방향과 일치하지 않으면 충격 및 급격한 방향 전환이 발생하여 충격 손실이 발생합니다. 이러한 상황은 펌프가 최고 효율점(BEP)을 벗어나 작동할 때 특히 두드러집니다.
2. 마찰 손실: 액체 자체에는 점도가 있습니다. 흡입실의 거친 내벽, 임펠러 유로, 볼류트 및 기타 부품을 통과할 때 마찰 저항이 발생하고, 이 에너지 부분은 열에너지로 변환되어 손실됩니다. 유로가 길고 거칠수록 마찰 손실이 커집니다.
3. Eddy Loss: 임펠러 블레이드 수의 제한으로 인해 모든 액체를 완벽하게 유도하는 것은 불가능합니다. 액체의 일부는 임펠러 내부에서 순환 흐름(상대 와류)을 생성하여 에너지 소비를 초래합니다. 동시에 유로 형태의 변화로 인해 국지적인 소용돌이가 발생하여 손실이 발생합니다.

유압 손실의 크기는 펌프 헤드에 직접적인 영향을 미치며, 그 영향 정도는 유압 효율(θh)로 측정할 수 있습니다.

II. 체적 손실

정의: 누출 손실이라고도 알려진 체적 손실은 흐름 누출로 인한 에너지 손실입니다. 구체적으로, 임펠러에 의해 가압된 고압액의 일부는 펌프 출구로 효과적으로 전달되지 못하고 펌프 내부의 다양한 틈새를 통해 저압부(예: 임펠러 입구)로 다시 누출됩니다.

원인:

1. 씰 링 클리어런스 누출: 이는 체적 손실의 주요 부분입니다. 고속 회전 임펠러와 고정 펌프 케이싱 사이의 마찰을 방지하려면 둘 사이에 간격(즉, 웨어링 간격)을 남겨 두어야 합니다. 펌프 출구의 고압 액체는 이 틈새를 통해 입구로 다시 누출됩니다.
2. 균형 장치 누출: 축력의 균형을 맞추도록 설계된 다단 펌프 또는 일부 단일 단계 펌프에서 균형 구멍, 균형 디스크 또는 균형 파이프와 같은 구조로 인해 고압 액체의 일부가 역류하여 손실이 발생합니다.
3. 샤프트 씰 누출: 샤프트 씰에서 소량의 액체가 누출될 수도 있으며, 이는 비록 작은 비율이지만 체적 손실에도 포함됩니다.

체적 손실로 인해 펌프의 실제 출력 유량이 이론 유량보다 작아집니다. 그 크기는 체적 효율성(θv)으로 측정됩니다. 펌프가 마모됨에 따라 씰 링 간극이 점차 증가하고 이에 따라 체적 손실도 증가합니다.

III. 기계적 손실

정의: 기계적 손실은 회전 중 다양한 기계적 마찰을 극복하기 위해 펌프 샤프트에서 소비되는 에너지를 나타냅니다. 이 에너지 부분은 최종적으로 열에너지의 형태로 소산됩니다.

원인:

1. 디스크 마찰 손실: 고속 회전 임펠러의 외부 커버 플레이트(전면 및 후면 커버 플레이트)와 펌프 캐비티의 액체 사이에 심각한 마찰이 발생하며, 이는 기계적 손실의 주요 부분입니다.
2. 베어링 마찰 손실: 펌프 샤프트를 지지하는 데 사용되는 롤링 베어링 또는 슬라이딩 베어링은 작동 중에 마찰력을 생성합니다.
3. 샤프트 씰 마찰 손실: 패킹 씰이든 기계적 씰이든 씰링 장치는 펌프 샤프트 또는 샤프트 슬리브와 마찰하여 전력의 일부를 소비합니다.

기계적 손실은 모터에서 전달된 축 동력의 일부가 액체에 대한 작업을 수행하기 위해 임펠러에 도달하기 전에 소비되는 것을 의미합니다. 그 크기는 기계적 효율성(θm)으로 측정됩니다.

결론

원심 펌프의 유압 손실, 체적 손실 및 기계적 손실을 이해하는 것은 유체 기계에 대한 전문적인 학습의 기초일 뿐만 아니라 "이중 탄소" 목표를 달성하고 산업 현장에서 에너지 절약 및 소비 감소를 촉진하는 중요한 기술적 수단이기도 합니다. 과학적 설계, 정교한 작동 및 유지 관리, 지능형 제어를 통해 이러한 "보이지 않는 손실"을 최소화하고 펌프 시스템의 잠재력을 최대화할 수 있습니다. 미래에,테피코앞으로도 계속해서 고효율 유체 솔루션에 대한 연구를 심화하고, 업계의 친환경 업그레이드를 도우며, 흐르는 모든 에너지를 여러분과 함께 활용할 것입니다.