seegongsik

소방설비기사 소방유체역학 · 펌프와 송풍기

Pump & Blower

펌프와 송풍기는 유체에 에너지를 더해 필요한 양정과 유량을 만드는 기계다. 펌프는 H-Q 성능 곡선, 직렬 · 병렬 운전, 소요 동력과 비속도로 고르고, 소방 펌프 용량 계산도 여기서 출발한다. 수격 현상과 캐비테이션은 배관과 펌프를 망가뜨리므로 어떤 운전 조건에서 생기는지 함께 익혀 두어요. 위 그림은 운전 방식 슬라이더 0 · 1 · 2 로 단일 · 직렬 · 병렬 성능 곡선과 시스템 저항 곡선의 교점이 바뀌고, 아래 그림은 유량 · 양정 · 효율 슬라이더에 따라 펌프 아래의 소요 동력 L 값이 바뀌어요.

펌프의 역할과 분류

💡 펌프는 유체에 에너지를 더하는 기계
①물을 높은 곳으로 올리거나 먼 곳으로 보내려면 에너지가 든다
②펌프는 기계 에너지를 유체의 압력 · 속도 에너지로 바꾼다
③소방에서는 소화 펌프가 화재 현장까지 물을 보내는 핵심 장비예요

펌프 분류

펌프 분류

H-Q 성능 곡선과 직렬 · 병렬 운전

0 (단일)
💡 직렬 운전과 병렬 운전
①직렬 운전은 같은 유량에서 양정(H)을 키운다. 높은 건물 급수에 쓴다
②병렬 운전은 같은 양정에서 유량(Q)을 키운다. 넓은 면적 살수에 쓴다
③실제로 얼마나 늘지는 시스템 저항 곡선과 만나는 점에서 정해져요

펌프 소요 동력과 비속도

2 m³/min
30 m
70%
펌프 소요 동력
L = ρgQHη × 1000 [kW]
화면 단위: Q[m³/min], H[m], η[%]. ρ = 1000 kg/m³, g = 9.8. 식의 Q 는 m³/s 라 화면 값을 60 으로 나눈다
비속도
Ns = N√QH0.75
N = 회전수(rpm), Q = 유량(m³/min), H = 양정(m): 펌프 형식을 고르는 기준

수격 현상과 캐비테이션

⚠️ 수격 현상(water hammer)
①밸브를 갑자기 닫으면 유체의 운동 에너지가 압력파로 바뀐다
②관 안에 큰 압력이 생겨 배관이 깨질 수 있다
③막는 법: 서지 탱크, 수격 방지기, 플라이휠, 밸브를 천천히 닫기
⚠️ 캐비테이션(cavitation)
①유속이 빨라지거나 흡입 높이가 커지면 압력이 포화 증기압 아래로 떨어진다
②액체가 끓어 기포가 생기고, 압력이 높은 곳에서 기포가 터진다
③그 충격으로 임펠러가 깎여 소음 · 진동 · 성능 저하가 생겨요
유효 흡입 양정(NPSH)
NPSHa = Pa/(ρg) - hs - hf - Pv/(ρg)
Pa = 대기압, hs = 흡입 높이, hf = 손실 수두, Pv = 포화 증기압

총정리

펌프 소요 동력
L = ρgQHη × 1000 [kW]
소방 펌프 용량 산정의 기본 식
비속도
Ns = N√QH0.75
펌프 형식 선정: Ns 가 작으면 원심, 크면 축류
🎯 시험에서 볼 자리 다섯
①소요 동력 L = ρgQH/η 는 단위(m³/s 와 m³/min)를 맞춘다
②비속도 Ns 로 펌프 형식을 정한다(원심 < 사류 < 축류)
③직렬은 양정 증가, 병렬은 유량 증가
④캐비테이션은 포화 증기압 아래에서 기포가 생겨 임펠러를 깎는다
⑤NPSH_a ≥ NPSH_r 이어야 캐비테이션을 막아요
← 이전
관내 유동과 손실
다음 →
열역학 기초와 제1법칙

마지막 수정