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소방유체역학
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유체역학 기초
펌프와 송풍기
Pump & Blower
펌프의 역할과 분류
💡 펌프는 유체에 에너지를 공급하는 기계
①물을 높은 곳으로 올리거나 먼 곳으로 보내려면 에너지가 필요
②펌프는 기계적 에너지를 유체의 압력·속도 에너지로 변환
③소방에서는 소화펌프가 화재 현장까지 물을 공급하는 핵심 장비
📂
🌳
펌프 분류
▶
터보형 (속도 에너지)
▶
용적형 (압력 에너지)
H-Q 성능곡선과 직렬·병렬 운전
운전 방식
0 (단일)
H-Q 성능곡선 — 직렬/병렬 비교
💡 직렬 vs 병렬 운전
①직렬 운전: 같은 유량에서 양정(H)이 증가 — 고층 건물 급수
②병렬 운전: 같은 양정에서 유량(Q)이 증가 — 대면적 살수
③실제 증가량은 시스템 저항곡선과의 교점에서 결정
펌프 소요동력과 비속도
유량 Q
2 m³/min
양정 H
30 m
효율 η
70%
펌프 소요동력 시각화
펌프 소요동력
L =
ρgQH
η × 1000
[kW]
ρ = 밀도(1000 kg/m³), g = 중력가속도(9.8), Q = 유량(m³/s), H = 양정(m), η = 효율
비속도
N
s
=
N√Q
H
0.75
N = 회전수(rpm), Q = 유량(m³/min), H = 양정(m) — 펌프 형식 선정 기준
수격현상과 캐비테이션
⚠️ 수격현상 (Water Hammer)
①밸브를 급히 닫으면 유체의 운동에너지가 압력파로 변환
②관 내부에 비정상적인 고압이 발생 → 배관 파손 위험
③방지: 서지 탱크, 플라이휠, 밸브 서서히 폐쇄
⚠️ 캐비테이션 (Cavitation)
①유속이 빨라지면 압력이 낮아져 포화증기압 이하로 하강
②액체가 기화 → 기포 생성 → 고압부에서 기포 붕괴
③충격파가 임펠러를 침식 → 소음·진동·성능 저하
유효흡입양정 (NPSH)
NPSH
a
= P
a
/(ρg) - h
s
- h
f
- P
v
/(ρg)
P
a
= 대기압, h
s
= 흡입높이, h
f
= 손실수두, P
v
= 포화증기압
총정리
펌프 소요동력
L =
ρgQH
η × 1000
[kW]
소방펌프 용량 산정의 핵심 공식
비속도
N
s
=
N√Q
H
0.75
펌프 형식 선정: Ns 작으면 원심, 크면 축류
🎯 시험 포인트
①소요동력 L = ρgQH/η — 단위 환산 주의 (m³/s vs m³/min)
②비속도 Ns로 펌프 형식 결정 (원심 < 사류 < 축류)
③직렬 = 양정 증가, 병렬 = 유량 증가
④캐비테이션: 포화증기압 이하에서 기포 발생 → 임펠러 침식
⑤NPSH_a ≥ NPSH_r 이어야 캐비테이션 방지
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