홍라이프 계산기펌프 동력 계산기 쉽게 이해하기 — 개념과 원리
모든 펌프는 일정 유량의 액체를 양정만큼 올려야 하고, 여기에 필요한 동력은 물리 법칙으로 정해집니다. 모터는 여기에 펌프 자체의 손실까지 더해 공급해야 합니다. 이 계산기는 수동력, 펌프 효율을 반영한 축동력, 양정에 해당하는 압력을 구하며 급수, 관개, 냉각수, 공정 펌프의 모터 선정에 쓰입니다.
계산 방법
- 수동력: P_h = ρ g Q H (ρ는 kg/m³, g = 9.80665 m/s², Q는 m³/h ÷ 3,600 = m³/s, H는 m, 결과 W ÷ 1,000 = kW)
- 축동력: P_s = P_h ÷ η (η는 소수로 나타낸 펌프 효율)
- 압력 상승: Δp = ρ g H, 10⁵으로 나누면 bar
원리
양정은 액체 단위 무게당 에너지입니다. 질량 m을 높이 H만큼 올리려면 m g H의 일이 필요하므로, 초당 ρQ의 질량을 올리려면 ρ Q g H 와트가 듭니다. 양정에는 배관 마찰 손실과 흡입·토출 압력 차도 모두 액주 높이로 바꿔 포함합니다. 펌프 내부에는 누설, 마찰, 난류 손실이 있어 축은 수동력을 효율로 나눈 만큼 공급해야 합니다. 유압 펌프에서는 같은 원리를 P(kW) = p(bar) × Q(L/min) ÷ 600으로 흔히 씁니다.
예제 풀이
- 입력값: 20 m³/h, 양정 30 m, 물 1,000 kg/m³, 효율 70%
- Q = 20 ÷ 3,600 ≈ 0.005556 m³/s
- P_h = 1,000 × 9.80665 × 0.005556 × 30 ≈ 1,634.4 W ≈ 1.634 kW
- P_s = 1.634 ÷ 0.70 ≈ 2.335 kW
- Δp = 1,000 × 9.80665 × 30 ÷ 10⁵ ≈ 2.942 bar
| 유량 (m³/h) | 수동력 (kW) |
|---|---|
| 5 | 0.4086104167 |
| 10 | 0.8172208333 |
| 15 | 1.22583125 |
| 20 | 1.634441667 |
| 25 | 2.043052083 |
| 30 | 2.4516625 |
| 40 | 3.268883333 |
결과 해석
축동력은 운전점에서 모터가 내야 하는 동력입니다. 모터에도 효율이 있어 전기 입력은 더 크며, 보통 축동력보다 한 단계 큰 표준 출력의 모터를 고릅니다. 이 예라면 펌프 곡선과 제조사 권고에 따라 3 kW급이 검토 대상입니다. 물은 양정 약 10.2 m가 1 bar에 해당합니다. 효율은 펌프 크기와 형식에 따라 크게 다르고 설계 유량 부근에서 가장 높으므로, 곡선에서 많이 벗어나 운전하면 동력이 낭비됩니다.
흔한 실수
- 유량 단위를 m³/s로 바꾸지 않는 경우(이 계산기는 자동 변환합니다)
- 실양정만 넣고 배관 마찰 손실을 빠뜨리는 경우
- 액체 밀도를 무시하는 경우(염수, 기름, 슬러리는 밀도에 비례해 동력이 달라집니다)
- 축동력을 전기 소비 전력으로 착각하는 경우
자주 묻는 질문
점도가 높은 액체는 동력이 더 듭니까?
그렇습니다. 점도가 높으면 원심 펌프의 효율과 양정이 떨어져 제조사의 보정 계수를 적용합니다.
다른 액체의 양정을 압력으로 바꾸려면 어떻게 합니까?
밀도를 곱해 Δp = ρ g H로 계산합니다. 가벼운 기름은 같은 양정에서 물보다 압력이 낮습니다.
모터에 여유를 두는 이유는 무엇입니까?
실제 운전점이 곡선 오른쪽(대유량)으로 옮겨 가면 동력이 늘어 모터가 과부하될 수 있기 때문입니다.
출처: ISO 9906, Rotodynamic pumps — Hydraulic performance acceptance tests