(유체역학)최적의 펌프동력을 위한 배관의 설계

. 주제선정 이유

동일한 효율을 낼 때 경제적 이익을 창출하기 위해서는 최소의 동력을 사용하는 것이 필수적이다. 일정한 유량을 보내기 위해 필요한 동력에 영향을 미치는 요인에는 관의 거칠기왿� 크기가 중요한 부분을 차지한다.
따라서, 우리는 그 영향에 대해 분석해 얻은 결과에 의해
공정에 쓰일 관을 결정하였다.


2. 관 거칠기에 따른 Pump 의 동력 변화
<관 종류별 거칠기에 따른 펌프 동력>

<상업용 강철일 때의 관 거칠기에 따른 펌프 동력에 대한 그래프>

3. 관 크기에 따른 Pump 의 동력 변화

<관 종류별 안지름에 따른 펌프 동력>

< 관 안지름에 따른 펌프 동력에 대한 그래프>

4. 밸브 선정

(1) 체크(Check) 밸브<구 조>
체크밸브는 유체의 흐름을 한 방향으로만 수송할 때 사용하는 것으로 역류 시는 자동적으로 폐쇄되도록 되어있다. 체크밸브에는 스윙형, 리프팅형, 틸팅 디스크형, 볼형 등이 있다. <특 징> 체크밸브는 운전특성상 자력으로, 또한 밸브의 트림 또는 동작부가 어떻게 운전하고 있는지를 스스로 가리키는 밸브 중 가장 유별난 밸브의 한 종류이다. 또 유체의 흐름을 한 방향으로만 유지하기 때문에 영어로 "Non-Return"밸브라고 한다. 체크밸브에 대해서는 심도 있는 연구로 체크밸브 응용에 따른 워터햄머(수격)등의 문제점들이 상당히 해결되어가고 있다.
체크밸브는 대별하여 6종류로 구분할 수 있다. 모든 밸브 기술자들에게 익숙한 스윙체크밸브에서부터 최근에 보다 많은 호평을 받고 있는 듀얼 프레이트 체크밸브, 통상4"(100A)이하 특히2"(50A)이하에서 널리 채택되고 있는 리프트체크, 유체 흐름저항이 적고 스윙길이가 적어 스윙체크밸브보다 빨리 닫힐 수 있는 기하학적 이점으로 인하여 디스크의 슬램 현상이 감소되는 틸팅 디스크 체크밸브, 소위 인라인 체크밸브, 그리고 마지막으로 그로브밸브왿� 체크밸브를 올바르게 선정하기 위해서는 우선 계통설계자가 체크밸브에 대하여 잘 알아야 한다. 왜냐하면 체크밸브는 계통의 운전특성에 따라 각기 다른 형식의 체크밸브가 필요하기 때문이다. 체크밸브를 올바르게 선정하기 위한 선정인자들을 아래왿� 같이 정리하였다. 밸브의 형식, 모양, 계통의 운전, 요구사항, 특성 등에 따른 정보들이다.
①스윙체크밸브(Swing Check Valve)
스윙체크밸브의 운전 특징은 힌지 핀을 중심으로 디스크가 유체의 흐름 량(유속)에 따라 디스크가 열림으로 밸브가 개방되고, 유체가 정지(유속=0)함에 따라 밸브 출구의 압력과 디스크의 무게에 의해 닫히는 구조이다. 따라서 유체흐름의 중심과 힌지 핀의 거리가 다른 어느 종류의 체크밸브보다 길어 유체계통의 손상에 의한 급격한 역류 발생시 밸브 닫힘(디스크 닫힘)시간이 비교적 길어지고 아울러 밸브디스크왿� 힌지 핀을 연결하는 디스크왿� 암등내부 트림구조 보다 큰 충격력이 작용한다. 따라서 계통 및 밸브 보호를 위해 유체의 흐름이 불 균일 하스거나 유속이 빠른 유체계통에서는 스윙체크가 리프트 체크 및 틸팅 디스크 체크밸브보다 불리하다. 특수한 것으로는 힌지 핀에 레버 또는 레버중추(LEVER WITH COUNTER WEIGHT)를 부착하여 디스크의 닫힘 시간을 조정할 수 있도록 한 것도 있다. 이러한 레버중추를 설치한 체크밸브는 유속이 비교적 빠르고 맥동이 있는 라인에 적용될 수 있으며, 유체계통의 운전상황에 따라 체크밸브의 운전특성을 변경시킬 수 있는 장점도 있다. 체크밸브(스윙)를 엘보우 후단에 설치(3"밸브의 경우에는 엘보우 후단에서 2×D 위치에 설치한 경우를 L/D=0로 보면 됨)한 BASELINE떨림(배관계통의 정상적인 유체맥동에 따라 발생하는 디스크의 떨림)보다 2~4배의 디스크 떨림이 있었으며, 유체계통의 흐름이 난류인 경우에는 4~15배의 떨림이 L/D=5 이내의 스윙체크밸브의 경우 엘보우, 티이 또는 제어밸브왿� 같은 난류원에서는 충분한 거리를 유지하여 설치하여야 한다는 것이다.