원심펌프 작동유체의 점도변화에 따른 성능특성에 관한 실험적 연구 = (An) experimental study on the fluid viscosity changes of centrifugal pump performance

국문 초록 (Abstract)

원심펌프 작동유체의 점도변화에 따른 성능특성을 실험적인 방법으로 연구하였다. 비교적 비속도가 낮은 소형 원심펌프에 뉴턴유체인 설탕수용액과 글리세린수용액을 사용하여 작동유체의 점도를 변화시켜 가며 펌프성능시험을 수행한 후 전양정, 축동력 및 펌프의 효율을 청수의 경우와 비교 · 검토하여 얻은 결과는 다음과 같다.
1) 전양정은 작동유체의 점도를 변화시킬 경우 청수에 비해 점도가 높아짐에 따라서 차단점에서의 양정은 극히 적은 변화를 보였으나, 유량이 증가함에 따라 양정이 감소하여 점차적으로 감소되는 폭이 크게 나타났다. 따라서5 유량 - 양정곡선(H-Q곡선)의 기울기가 급해짐을 알 수 있었다.
2) 축동력은 작동유체의 점도가 청수에 비해 클수록 증가하였으며 차단점에서는 소요동력이 열로 소산(燒散)되어 차이가 거의 없었으나, 유량이 증가할수록 축동력의 증가하는 폭이 커짐을 알 수 있었다.
3) 펌프효율은 작동유체의 점도를 변화시켰을 경우 차단점에서부터 유량의 30％지점까지는 큰 차이가 없으나, 그 이후부터는 유량이 증가할수록 원판마찰손실과 유로마찰손실의 증가로 인해 감소하는 폭이 크게 나타남을 알 수 있었다.
따라서, 원심펌프를 이용하여 점성유체를 이송하고자할 경우에 양정의 감소와 축동력의 증가로 인하여 이송이 불가능한 사태가 발송될 수 있으므로 유체의 점도에 대하여 펌프의 선정단계에서부터 확인할 필요가 있다고 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Fluid viscosity change of centrifugal pump performance are studied experimentally. A low specific speed small volute pump is adapted for sugar solution and glycerine solution at newtonian fluid. Fluid viscosity change of the pump Performance. After its all done, the total head, shaft power, and the pump efficiency were compared with water. The result are summarized as follows;
1) When the fluid viscosity is changed, the total head shows very little change compare to the viscosity of water increases. However, as the fluid viscosity is increased, the total head become decreases gradually. And also, the total head curve(H-Q curve) line became leaning rapidly.
2) The shaft power is increases as the fluid viscosity is grow up. At the head shut-off point, the shaft power are give off heat and its shows no significant change on the total head. However, it was found that the range of the shaft power increase become greater as the fluid viscosity is increased.
3) When the pump efficiency effects a change in the fluid viscosity, there was no significant change up to 30％ of the fluid viscosity consumption from the head shut-off point but after then on, as the fluid viscosity is increased more and more, the disc friction loss and hydraulic loss become greater which causes decreases of the pump efficiency gradually.
In event of moving the coefficient viscosity by utilizing centrifugal pump, due to the decrease of the total head and increase of the shaft power, it could causes of moving to be unable. Therefore, it is necessary to ensure the course of the pump selection is coincide with the fluid viscosity.

목차 (Table of Contents)

• 요약 = ⅰ
• 목차 = ⅲ
• 기호설명 = ⅵ
• 표목차 = ⅷ
• 그림목차 = ⅸ
• Ⅰ. 서론 = 1
• 1.1 연구의 배경 및 목적 = 1
• 1.2 연구방법 및 범위 = 2
• 1.3 기존의 연구 = 4
• 1.3.1 외국의 연구 = 4
• 1.3.2 국내의 연구 = 4
• Ⅱ. 원심펌프의 이론적 배경 = 6
• 2.1 펌프의 양수이론 = 6
• 2.2 펌프의 성능특성 = 6
• 2.2.1 유량과 양정관계 = 6
• 2.2.2 유량과 효율곡선 = 8
• 2.2.3 펌프의 특성곡선 = 9
• 2.2.4 비중변화에 따른 성능특성 = 11
• 2.2.5 농도변화에 따른 성능특성 = 12
• 2.2.6 점도변화에 따른 성능특성 = 13
• 2.2.7 온도변화에 따른 성능특성 = 15
• 2.2.8 임펠러 외경가공에 따른 성능특성 = 16
• 2.3 펌프의 상사법칙 = 19
• 2.4 비교회전도 = 21
• 2.5 점성유체를 이송하는 관로의 손실 = 22
• Ⅲ. 실험장치 및 방법 = 25
• 3.1 실험모델의 선정 = 25
• 3.1.1 원심펌프의 선정 = 25
• 3.1.2 작동유체의 선정 = 26
• 3.2 실험장치 = 28
• 3.3 실험방법 및 성능변수 계산 = 32
• 3.3.1 실험방법 = 32
• 3.3.2 성능변수의 계산 = 36
• Ⅳ. 실험결과 및 분석 = 38
• 4.1 전양정의 변화 = 38
• 4.1.1 표준모델의 변화 = 38
• 4.1.2 외경가공 모델의 변화 = 42
• 4.2 축동력의 변화 = 49
• 4.2.1 표준모델의 변화 = 49
• 4.2.2 외경가공모델의 변화 = 52
• 4.3 펌프효율의 변화 = 59
• 4.3.1 표준모델의 변화 = 59
• 4.3.2 외경가공모델의 변화 = 62
• Ⅴ. 결론 = 69
• 참고문헌 = 71
• ABSTRACT = 73
• 감사의 글 = 75