K-Fire Hydraulic Solver 8. 펌프 흡입 배관 구경의 영향

펌프 흡입측 배관의 구경과 길이 형태 등은 펌프 성능에 직접적인 영향을 미치기 때문에 와류를 최대한 방지하고 흡입압력을 가능한 높게 유지해야 합니다. NFPA20에서는 펌프 정격유량의 150%에서 흡입배관의 유속을 최대 4.5 m/s 이하로 제한함으로서 흡입압력이 과도하게 낮아지거나 빠른 유속에 의한 와류 발생을 억제하도록 하고 있습니다. 이러한 영향 중 흡입배관의 구경이 펌프 성능에 미치는 영향을 프로그램으로 분석해보았습니다.

 

 

위와 같이 물탱크 -> 펌프 -> 노즐에 이르는 배관은 그립니다. 이때 주의할 점은 펌프 흡입측 배관과 토출배관은 그릴때 방향을 물이 흐르는 방향으로 그려야 합니다.

 

 

'RUN!'을 눌러 계산을 수행합니다. 계산 옵션은 'Supply' 모드로 합니다.

계산결과를 보면 유속은 4.3 m/s이며 펌프 흡입측 압력은 0.06 bar로 나타났습니다. 펌프 흡입측의 압력은 부압을 떨어지기 거의 직전 값입니다. 현재의 결과는 NFPA20 에서 규정하는 흡입측 배관 유속 4.6 m/s 보다 작기 때문에 적절한 설정으로 판단할 수 있습니다. 다음은 펌프 흡입측 배관을 한단계 낮은 125mm 로 설정하고 계산해봅니다.

 

 

흡입배관을 한단계 줄인 결과 유속은 5.9 m/s로 기준값인 4.6 m/s 를 벗어났으며 펌프 흡입측 압력은 부압으로 떨어져 케비테이션 위험에 대한 경고를 주고 있는것을 알 수 있습니다. 물론 부압으로 운전되는것이 펌프에 무조건 치명적인 문제를 일으키는 것은 아니지만 케이테이션 등의 문제를 발생시킬 가능성이 높아졌다는 것은 알 수 있습니다.

 

결론적으로 펌프의 흡입측 배관은 최대한 짧은 직관으로 적정한 크기의 구경으로 설치되어야 펌프의 정상적인 성능을 구현할 수 있다는 기술적 근거를 계산결과를 통해서도 확인할 수 있습니다.