[논문자료] 비 막힘형 수중 펌프 임펠러 형상이 펌프 성능에 미치는 영향

출처: 픽사베이

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비 막힘형 수중 슬러리 펌프(non-clogging type of submersible slurry pump)는 주로 고상의 입자가 상당수 포함된 액체를 수송하는 용도로 사용하는 펌프이다. 이러한 슬러리 펌프의 경우 사용 용도에 따라 낮은 비속도(specific speed)에서도 큰 고형물을 고 효율로 이송할 수 있어야 되나 기존의 원심펌프 설계방법으로는 임펠러의 유로 폭이 매우 좁아져 큰 고형물을 이송하는 것이 불가능해 진다는 문제점이 발생한다. (1~3) 최근 이러한 분야에 대한 몇몇 연구가 학계에서 이루어지고 있으나 아직 산업 현장에 적극적으로 적용되지는 못 하고 있는 실정이다. (4,5)

 

본 연구는 15kW 모터로 구동되는 5m 3 /min의 유량을 고효율로 공급할 수 있는 2엽 비막힘형 수중 슬러리 펌프의 임펠러를 설계하는 것을 목표로 한다. 이를 위해 유량 3m 3 /min, 2엽 수중 슬러리 펌프 임펠러 개발과 관련하여 입구면 날개의 비틀림 각, 비틀림 형상 및 날개의 길이가 펌프의 효율에 미치는 영향에 관한 지난번 연구 결과(6)에 추가하여, 임펠러의 출구 위치 변화, 출구 폭, 그리고 허브 프로파일을 설계변수로 선정하여 이들이 임펠러 효율에 미치는 영향을 상용해 석용 프로그램을 사용한(ANSYS BladeGen, CFX)전산해석을 통해 수행하였다.

논문 출처:  https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=JAKO201236135724346

 

본 연구는 15kW 모터로 구동되는 5m 3/min의 유량을 고효율로 공급할 수 있는 2엽 비막힘형 수중 슬러리 펌프의 임펠러를 개발하는 것을 목표로 임펠러 출구 위치 변화(hI), 출구 폭( b2 ) 및 허브 프로파일이 펌프 성능에 미치는 영향을 상용 해석용 프로그램을 사용한 (ANSYS BladeGen, CFX) 전산해석을 통해 수행하였다. 그 결과 아래의 몇 가지 결론을 얻었다.

 

(1) 임펠러 출구 위치 변화( hI )가 증가하면 양정 및 축동력의 경우는 hI 와 함께 지속적으로 증가하지만 효율의 경우는 hI =38 mm 까지만 증가하며, 그 이상의 값에서는 일정한 값을 가짐을 보여준다. 이러한 결과로부터 hI를 증가할 경우 효율의 손실 없이 지속적으로 양정을 높일 수는 있겠지만 축동력이 증가하는 문제가 발생 하게 된다.

 

(2) 출구 폭( b2 )가 증가하면 양정 및 축동력의 경우는 b2 와 함께 지속적으로 증가하지만 효율의 경우는 b2 < 55 mm 까지만 증가하며, 그 이상의 값에서는 거의 일정한 값을 가진다는 것을 알 수 있다. 이러한 결과로부터 hI 에서처럼 b2 를 증가할 경우 효율의 손실없이 지속적으로 양정을 높일 수는 있지만 역시 축동력이 증가하는 문제가 발생하게 된다.

 

(3) 허브 및 슈라우드 프로파일의 변화는 상대적으로 임펠러 성능에 큰 영향을 미치지는 않는다.

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펌스터 ( http://pumster.com )

 

㈜펌스터는 20년간 고온·고압 관련 기술과 경험으로 축적된 '일신오토클레이브'의 자회사로 리퀴드 펌프, 가스 부스터, 유압 및 압력 시스템 등을 자체 설계, 제작, 조립 및 AS를 일괄 수행하는 국내 최고 EPC(Engineering, Procurement & Construction) 고압 펌프 전문 업체입니다.

 

리퀴드 펌프, 가스 부스터 및 다양한 시스템을 공급하는 ㈜펌스터는 관련 분야에 대한 많은 경험과 노하우를 축적하고 있으며, 꾸준한 연구 개발을 통하여 고압 펌프 시장에서 주도적인 역할을 담당하기 위해 힘쓰고 있습니다.

 

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