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- 수동력 (Hydraulic Power) Ph (kW) = Q ρgH / (3.6 x 10^6 ) …
- 축동력 (Shaft Power) Ps (kW) = Ph (kW) / ηp. …
- 모터 소요동력 (Required power to the Motor)
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펌프의 동력 \”P\”(Power) 완벽 이해하기
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펌프의 소요동력 구하기(수동력, 축동력)_20210712 수정본
펌프의 수동력과 축동력을 계산함으로써 소요동력 산출하기. 안녕하세요. 휴먼입니다. . Revision1. 죄송합니다. 본 포스팅의 오류를 잡아 수정 …
Source: blog.naver.com
Date Published: 3/5/2022
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펌프의 동력계산 – 기 계 설 비 – 선인엔지니어링 – Daum 카페
1) 동력의 정의와 그 단위. 펌프의 동력계산은 수처리를 위한 유체역학의 기본이 됩니다. · 2) 펌프의 동력계산식 (이론동력). P = (㎏f・m/s) = 비중량(㎏ …
Source: m.cafe.daum.net
Date Published: 4/24/2021
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펌프의 소요동력 계산 – RE 안전환경
플랜트 설계단계에서 공장 전체의 소요전력 등을 계산한다든가 펌프의 Data Sheet 등이 없을 경우 펌프 모터의 동력을 산출할 필요가 발생한다.
Source: sec-9070.tistory.com
Date Published: 10/4/2022
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펌프의 동력계산
총 양정(TDH = Hp)에 유량 Q를 양수하는데 소요되는 펌프의 수동력 Po는 다음과 같은 식으로 계산된다. 이때 수동력은 마찰손실을 고려하지 않으
Source: shopdrawing.tistory.com
Date Published: 10/5/2021
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소방설비 – 펌프 수동력, 축동력, 모터동력
필자는 저렇게 단위를 바꿔놓고 계산하는 게 편하다. 그리고 어차피 단위 변환이 필요하다.) 위 가정대로 대입해서 계산해보면. P = …
Source: ikkujun.com
Date Published: 3/19/2021
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소요동력 – 삼풍기업사
펌프동력, 수동력 (W.H.P), WHP (KW) 〓 0.163 γQ H WHP (HP) 〓 0.222 γQ H, γ: 비중 ( ㎏ / ㎥ ) Q : 유량 ( ㎥ /min) H : 양정 (m) ηp : KS 펌프 효율 (B효율 기준)
Source: suspump.com
Date Published: 1/6/2022
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펌프 동력계산식
γ × Q × H P = 0.163 × ─────── × (1 + α) η P : 전동기 출력 kW γ : 액체의 비중 1.01 Q : 토출량 1.4㎥/min H : 전양정 13m η : 펌프효율 …
Source: mohnopump.com
Date Published: 6/16/2021
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주제에 대한 기사 평가 펌프 동력 계산
- Author: 에듀파이어
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- Date Published: 2021. 5. 14.
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펌프 소요동력 계산 사례
이전 포스팅에서 펌프 및 모터에 대한 소용동력을 계산하는 이론에 대해 살펴보았다.
이를 바탕으로 실제로 펌프 및 모터 소용동력에 대해 계산해 보기로 하자.
펌프 소요동력 계산 사례
먼저 기 포스팅한 다음 자료 참조.
https://sec-9070.tistory.com/221
100㎥/h 의 물(water)을 원심펌프를 이용해서 10m 헤드를 펌핑할 경우 펌프의 소요동력은 얼마일까?
(대략적으로 원심펌르의 효율은 70%로 가정하자.)
1. 수동력 ( Hydraulic Power)
Ph (kW)
= Q ρgH / (3.6 x 10^6 )
= (100㎥/h) (1,000 kg/㎥) (9.81 ㎨) (10 m) / (3.6 x 10^6 )
= 2.7 kW
2. 축동력 ( Shaft Power)
Ps (kW) = Ph (kW) / ηp
= (2.7 kW) / 0.7
= 3.86 kW
3. 모터 소요동력 ( Required power to the Motor)
Pm (kW) = Ps (kW) x (1 + α )
= (3.86 kW) x (1 + 0.25)
= 4.83 kW
* 모터 여유율 α = 0.25 (API 610 10th edition에서 19 kW 이하)
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펌프의 동력계산
펌프등 회전기계의 동력계산
1) 동력의 정의와 그 단위
펌프의 동력계산은 수처리를 위한 유체역학의 기본이 됩니다.
그 기본개념과 계산방법을 확실히 이해하고 응용할 수 있어야 합니다.
동력은 (힘) x (이동거리) 즉 일을 시간으로 나눈 단위이다.
다시말하면 시간당 수행한 일 (힘 x 거리)이 된다.
실용단위로는 보통 W(와트), Kw(킬로와트), HP(마력), PS(국제마력) 등을 사용한다.
1W = 1Joule/sec = 1N.m/sec
1Kw = 102㎏f.m/sec
1HP(영국마력) = 76㎏f.m/sec
1PS(불마력) = 75㎏f.m/sec
<참고>
힘은 질량에 중력가속도를 곱한 차원을 갖는다.
뉴턴의 운동 제2법칙에 의하면 즉 F = ma = mg에서 힘은 질량에 가속도를 곱한 값이 된다.
지구중력장에서는 힘은 질량에 중력가속도를 곱한 값이 된다.
1㎏의 질량에 중력가속도 9.8m/sec²을 곱하게 되면, 1㎏x9.8m/sec²=9.8m/㎏.sec²=9.8N 이 된다.
1킬로그램에 중력가속도가 작용해서 생기는 힘에 중력가속도 보정계수인 gc(1gc=9.8㎏.m/㎏f.sec²)
을 나누어주면 1㎏f이다. 라고 정의한다. 바꾸어 말하면 1㎏f=9.8Newton의 관계가 성립한다.
<보충설명>
우리는 관습적으로 질량 1㎏을 저울에 달아서 무게 1㎏f로 사용하여 왔다.
질량은 질량의 차원을 갖지만 무게는 힘의 차원을 갖는다.
무게와 질량의 값을 같이 해주고 차원을 바꾸어 주기 위하여 중력가속도 보정계수인 gc를 도입하였다.
즉 W = m x (g/gc) [W: 무게, M: 질량, g: 중력가속도]
gc는 중력가속도 보정계수이다. ※ correction factor (참값과 측정기에서 얻은 측정값의 비율).
중력가속도와 중력가속도보정계수는 값이 같고 단위가 다르다.
2) 펌프의 동력계산식 (이론동력)
P = (㎏f･m/s) = 비중량(㎏f/㎥) x 펌프의 토출량(㎥/s) x 펌프의 전양정(m) = r･Q･H
☞ 비중량(r)에 수두(H)를 곱하면 압력단위가 되므로 압력에 유량을 곱하면 동력이 됩니다.
3) 펌프의 실제동력 계산
펌프의 이론동력에 효율(η)을 나누어주고 전동기 용량을 구하기 위해서는 이 값에 전동기 전단계수 (K:1.1)를 곱하여 준다.
P(이론동력) = (㎏f･m/s) = 비중량(㎏f/㎥) x 펌프의 토출량(㎥/s) x 펌프의 전양정(m) = r･Q･H
P(실제동력) = (㎏f･m/s) = 비중량(㎏f/㎥) x 펌프의 토출량(㎥/s) x 펌프의 전양정(m) = r･Q･H
= {(r x Q x H)/η}1.1 = {(P x Q)/η} x K (전동기전당계수)
: P(압력) = r(비중량) x H(펌프의 전양정)
※ 실제계산시 상기공식에서 원하는 단위로 환산해 준다.
1W = 1Joule/sec = 1N.m/sec
1Kw = 102㎏f.m/sec
1HP(영국마력) = 76㎏f.m/sec
1PS(불마력) = 75㎏f.m/sec
문제계산)
동력 (KW) = 유량 x 압력 = 유량 x (전양정10m x 비중0.7)
= 360(㎥/h) x 1/3,600 x 10 x 1,000 x 1/102 x 1/0.7 = 14(kw)
[계산참고](㎥/h)을 ㎥/sec로 환산해 주기 위하여 1/(3,600)을 곱한다.
10은 m로 타나낸 전양정 즉 수두이다.
1,000은 (kg/㎥)의 단위로 나타낸 비중이므로 수두인 10과 비중인 1,000을 곱하면
(kg/㎥)단위로 나타낸 압력이 된다.
유량에 압력을 곱하였으므로 동력이된다. kw와 환산하려고 102를 나누어 주었다.
(영국마력으로 환산하려면 76을 나누어 준다.) (PS-프랑스마력으로 환산하려면 75로 나누어 준다.)
효율이 70%이므로 0.7을 나누어 주었다. 전동기 전달계수는 고려하지 아니하였다.
주의할 점은, 일률의 단위의 하나로서 영마력(HP)과 불마력(PS)이 있으며,
펌프의 소요동력 계산
플랜트 설계단계에서 공장 전체의 소요전력 등을 계산한다든가 펌프의 Data Sheet 등이 없을 경우 펌프 모터의 동력을 산출할 필요가 발생한다.
그럴 경우를 대비하여 다음 내용을 공유하고자 한다.
펌프의 소요동력 계산
펌프, 팬, 컴프레서 등 회전기기는 유체의 압력을 증가시키고 이동하기 위해 전력을 소비한다.
펌프의 전력 요구량은 펌프 및 모터 효율, 차압, 유체 밀도, 점도 및 유속 등 여러 요소에 따라 달라진다.
펌프의 경우 동력은 크게 수동력, 축동력, 소요동력(모터동력)으로 구분되고 다음과 같은 단계를 거쳐 펌프 모터의 소용동력을 산출한다
수동력(hydraulic power)
수동력(hydraulic power)은 유체의 속도와 압력을 증가시키기 위해 펌핑되는 유체에 전달되는 에너지를 나타낸다.
그리고 사용하는 단위에 따라 적용하는 계산식이 달라지는 것을 주의하여야 한다.
● Ph (kW)
Ph (kW)
= Q ρgH / (3.6 x10 6 )
= Q Δ p / (3.6 x 10 6 )
Ph (kW)
= Q Δ p / 3,600 Ph (kW)
= Q Δ p / 60,000 Ph (kW)
= Q Δ p / 1,000 Ph (kW) = 수력 (kW)
Q = 유량 ( ㎥ /h)
㎥ ) ρ = 유체밀도 (kg/
g = 중력 가속도 (9.81 ㎨ )
H = 양정 (m)
Δ p = 차압 (N/ ㎡ , Pa)
Ph (kW) = 수력 (kW)
Q = 유량 ( ㎥ /h)
Δ p = 차압 (kPa)
Ph (kW) = 수력 (kW)
Q = 유량 (L/min)
Δ p = 차압 (kPa)
Ph (kW) = 수력 (kW)
Q = 유량 (L/s)
Δ p = 차압 (kPa)
● Ph (hp) vs. Ph (kW)
Ph (hp) = Ph (kW) / 0.746
여기서,
Ph (hp) = 유압 마력 (hp)
또는 FPS Unit으로 살펴보면
Ph (hp) = Q H SG / (3960 ηp )
여기서,
Q = 유량 (gpm)
H = 양정 (ft)
SG = 비중 (물은 1)
ηp = 펌프 효율
축동력(shaft power)은 모터에서 펌프 샤프트로 에너지를 전달하는 데 필요한 동력(power)으로, 펌프의 효율(efficiency)에 따라 달라지며 다음과 같이 계산할 수 있다.
Ps (kW) = Ph (kW) / ηp
여기서,
Ps (kW) = 샤프트 동력 (kW)
ηp = 펌프 효율(다음 typical 효율 참조)
소요동력(모터동력)
모터동력(motor power)은 펌프모터에 의해 펌프 샤프트를 회전하는데 소요되는 동력으로 전기 에너지(electric energy)를 운동 에너지(kinetic energy)로 변환하는데 동력 손실이 발생하여 다음과 같이 계산할 수 있다.
Pm (kW) = Ps (kW) / ηm
여기서,
Pm (kW) = 모터 소요동력 (kW)
Ps (kW) = 샤프트 동력 (kW)
ηm = 모터 효율
또는 모터 효율(ηm) 대신 다음과 같이 여유율(α)을 감안할 수도 있다.
Pm (kW) = Ps (kW) x (1 + α )
여기서,
Pm (kW) = 모터 소요동력 (kW)
Ps (kW) = 샤프트 동력 (kW)
α = 모터 여유율(API 610 10th edition에서 19 kW 이하: 0.25, 22 kw ~ 55 kW : 0.15, 55 kW 초과 : 0.1 적용)
Reference : 1. neutrium.net/equipment/pump-power-calculation/
2. https://www.engineeringtoolbox.com/pumps-power-d_505.html
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펌프의 동력계산
총 양정(TDH = Hp)에 유량 Q를 양수하는데 소요되는 펌프의 수동력 Po는
다음과 같은 식으로 계산된다. 이때 수동력은 마찰손실을 고려하지 않으
므로 이론동력이므로 펌프의 효율도 100%로 간주한다.
Po = 1000*Q*Hp/102 (kw)
= 1000*Q*Hp/76 (hp)
= 1000*Q*Hp/75 (PS)
◇ 축동력 또는 제동동력(Shaft Horse Power)
축동력은 제동동력이라고도 하며, 이동동력(수동력)에서 펌프의 전효율
η를 보정한 동력을 말한다.
Pa = Po/η
◇ 소요동력
구동동력이라고도 하며, 실제소요되는 동력으로 축동력에서 여유율을 고려한 동력이다
P = Pa * (100+E)/100 = Pa * (1+α)
E : 여유율로서 단위는 축동력에 대한 백분율 (%)
α: 여유율로서 E/100
소방설비 – 펌프 수동력, 축동력, 모터동력
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소방설비기사(기계) 필기와 실기에 단골로 출제되는 펌프 수동력, 축동력, 모터동력을 알아보자.
펌프의 작동원리를 간단하게 그려보면 다음과 같다.
1) 먼저 전기를 이용해 모터를 동작시킵니다.
2) 그러면 회전력이 발생하게 됩니다.
3) 그 회전력은 기어박스, 축을 거쳐 회전날개로 전해집니다.
4) 회전날개에 의해 물을 높은 곳으로 보낼 수 있게 됩니다.
여기서 중요한 점은 모터에서 발생한 힘이 모터 > 축 > 회전날개 > 유체(물)로 전달된다는 것이다. 이렇게 힘이 전달되는 과정에서 마찰, 진동으로 인해 손실이 발생하게 된다. 이것이 바로 모터동력, 축동력, 수동력으로 나뉘는 이유이다.
먼저 100L/s의 유량의 물을 50m로 끌어올려야한다고 가정해보자.
1) 수동력
펌프의 동력을 구하는 가장 기본 공식은
P = Q × H
P: 동력(kW)
Q: 유량($m^3/s$)
H: 양정($kPa$)
(굳이 위 단위대로 쓰지 않아도 된다. 필자는 저렇게 단위를 바꿔놓고 계산하는 게 편하다. 그리고 어차피 단위 변환이 필요하다.)
위 가정대로 대입해서 계산해보면
P = $0.1m^3/s$ × $50/10.332atm$ × $101.325kPa/atm$ = 49.034kW
수동력은 펌프가 아무런 마찰 및 손실이 없을 때 필요한 최소한의 동력이다.
2) 축동력
수동력 구했으면 끝 아닌가? 아니다. 위 그림에서 보았듯 모터에서 발생한 회전력은 축과 기어박스를 거쳐 회전날개에 힘을 전해준다. 기어박스와 축에서 마찰로 인해 동력손실이 발생한다. 그래서 위에서 계산한 49.034kW 만큼의 힘을 낼 수가 없다. 그래서 축동력을 계산할때는 펌프효율을 고려해야 한다.
일반적으로 펌프효율은 70%정도이다. (이것도 많이 잡은 것)
축동력 = 수동력 ÷ 펌프효율
위 계산결과를 이용하면
축동력 = 49.034kW ÷ 0.7 = 70.049kW
즉, 축과 기어박스에서 발생하는 마찰까지 고려하면 펌프는 최소한 70.049kW 만큼의 힘은 낼 수 있어야 한다.
3) 모터동력
이제 거의 다 왔다. 마지막인 모터동력이다.
펌프를 축동력만큼의 힘만 낼 수 있게 설계하면 펌프는 쉽게 고장이 날 수 있다. 설계유량보다 많은 유량을 송출해야하는 상황이 있을 수 있기 때문이다. 그래서 여유율까지 고려한 것이 바로 모터동력이다. 여유율을 고려하지 않으면 펌프가 과열되고 고장으로까지 이어질 수 있다.
보통 여유율은 10%로 계산한다. 여유율이 10%라는 것은 축동력에 1.1(110%)을 곱하면 된다는 뜻이다.
모터동력 = 축동력 × 여유율(1.1) = 70.049kW × 1.1 = 77.054kW
결론적으로 펌프의 모터부분에서 77.054kW 정도의 힘을 낼 수 있어야 축동력이 70.049kW 정도 될 수 있고, 수동력이 49.034kW 정도 나올 수 있게 된다.
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그리드형
모노펌프 Positive Displacement Pump
펌프 동력계산식
γ × Q × H
P = 0.163 × ─────── × (1 + α)
η
P : 전동기 출력 kW
γ : 액체의 비중 1.01
Q : 토출량 1.4㎥/min
H : 전양정 13m
η : 펌프효율 60%
α : 여유율 15%
1.01 × 1.4 × 13
P = 0.163 × ────────── × 1.15 = 5.86kW
0.60
전동기 출력은 7.5kw로 한다.
(주)크라프트이엔지 (기술부)
키워드에 대한 정보 펌프 동력 계산
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