펌프의 비속도(Specific Speed)

인터넷을 검색해보면 비속도에 대한 좋은 설명들이 많이 있습니다.

여기 블로그의 취지는 역시나 기술사를 준비하시는 분들께 도움을 드리기 위함이니

기술사 답안지 작성에 초점을 맞추어 비속도에 대해 간략 설명 및 

답안지 형식으로 비속도 작성된 파일 첨부토록 하겠습니다.

또한 대부분의 기계관련 기술사 서적에서 

상사법칙과 토리첼리식을 이용해서 비속도를 유도하라는 문제가 종종 있는데

제 개인적으로 그런 문제는 결코 공학적인 접근은 아닌듯 합니다.

그냥 단위만 맞추다보면 비속도 식이 유도되는 것이니까요.

 

비속도를 본격들어가기 전 

비속도를 유도하기 위해 이전 상사법칙에서 나온 펌프관련 무차원수를 아셔야 합니다.

펌프관련 무차원수는 아래의 글에 있습니다.

펌프 상사법칙, 송풍기 상사법칙 (Affinity laws)

 

위의 글에서 나온 펌프관련 무차원수는 아래와 같습니다.

위의 무차원수를 이용하여 비속도가 이제 구해집니다.

● 비속도(Specific Speed)의 개요

펌프에는 원심식/사류/축류 등 여러형식이 있습니다. 

이러한 펌프의 여러 형식 중 임펠러의 지름을 고려하지 않고

운전점인 유량 및 양정을 고려하여 펌프의 형식 선정을 위해 

위의 펌프관련 무차원수를 통해 새로운 무차원수를 하나 정의합니다.

새로운 무차원수가 원칙적인 비속도입니다.

 

● 원칙적인 비속도(Ns')의 유도

펌프관련 무차원수 중 유량계수와 양정계수를 이용하여

위의 개요 상의 임펠러와 무관한 무차원수를 만들기 위해

유량계수와 양정계수의 임펠러관경에 대한 지수를 동일하게 하여 아래와 같이 삭제시켜

원칙적인 비속도를 유도합니다.

많은 대부분의 교재에서 나온 비속도와는 중력가속도항이 들어가있는 것이 다르죠.

ISO의 형식수는 위의 중력가속도 항이 포함된 유효에너지 개념이 들어가 있습니다.

 

● 실용적 비속도(Ns)의 정의

위의 원칙적인 비속도에서 중력가속도 항은 계산의 번거로움과 

형식 결정에 무관한항이므로 중력가속도를 제외한 실용적인 비속도를 아래와 같이 정의 하였습니다.

위의 식은 너무나 유명하죠.

암기팁 : 일부 책에 나온식인 유량에 루트가 아닌 지수로 표시하면 1-2-3-4 입니다. (1,2,3,4로 암기)

              분자 분모의 항은 비속도 이므로 회전수와 유량이 직관적으로 분자항임은 알 수 있습니다.

 

● 비속도(Ns)의 활용

계통 설계 후 펌프의 운전점이 결정되면 유량 및 양정이 결정되므로

펌프 제조사의 회전수를 참조하여 비속도가 계산되며

계산된 비속도를 이용하여 펌프 형식을 결정합니다.

비속도	100~300	400	800~1000	1200이상
펌프 형식	편흡입 볼류트	양흡입 볼류트	사류	축류

주) 답안 작성 시 비속도의 수치는 정확하지 않아도 됩니다. 

      중요한 것은 비속도에 의해서 형식이 구분된다는 것이 중요하니까요. 물론 너무 터무니 없으면 안되겠죠.

 

● 형식수(K)

비속도에 대응하는 ISO에서 사용하는 무차원수로

회전수를 rpm 대신하여 radian을 적용, 원칙적 비속도에서 유도된 중력가속도 항을 포함시킨 것입니다.

 

● 실제 펌프 선정

혹시나 실제 계통설계시 펌프형식 선정이 궁금하신 분들을 위해...

운전점이 정해지면 제조사의 Catalog를 참조하여 선정합니다. ㅎㅎ

경계가 모호하거나 Catalog에서 찾을 수 없는 운전점이라면 반드시 제조사에 확인하여 펌프선정을 합니다.

 

Catalog를 통해 선정 시 향후에 나올 효율점과 유효흡입수두를 종합적으로 고려하여

최종적인 펌프 형식을 선정합니다.

제조사는 경제적인 것을 납품하려고 하며, 구매자는 좋은 것을 사려는 항상 보이지 않는 신경전을 벌입니다.

 

위의 정리한 내용을 실제 시험에서 답안지 형식으로 작성된 것 파일로 공유합니다.

앞에 펌프 상사법칙과 묶어서 한번만 이해하시면 상사법칙, 비속도 누구보다 경쟁력있는 답안을 쓰실 수 있습니다.

소방기술사 필시 8번 시험동안 비속도 및 상사법칙 나왔을때 위와 같이 적어 항상 나름 좋은 점수를 받았습니다.

여러분도 화이팅!

펌프 비속도.pdf

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