[공학실험]원심펌프 성능 실험 예비, 결과 레포트

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목차

1. 실험목적

2. 실험이론
1) 원심펌프 (Centrifugal Pump)
2) 원심펌프의 구조
3) 수두손실
4) 펌프성능곡선과 상사법칙

3. 실험장비

4. 실험순서

5. 계산방법

6. 실험결과 및 해석
1) 측정값
2) 계산값
3) 그래프
4) 결과해석
5) 개인별 실험 고찰

본문내용

744
16.537
2
0.001344
1.02348
0.0880
11.058
1.3756
12.439
3
0.001248
1.05060
0.0860
10.807
1.3111
12.132
4
0.001184
1.14550
0.0850
10.681
1.3563
12.698
1500
(RPM)
1
0.002112
1.63359
0.1270
15.959
3.4501
21.618
2
0.00208
1.63359
0.1300
16.336
3.3979
20.800
3
0.001952
1.71494
0.1280
16.085
3.3476
20.812
4
0.001856
1.83696
0.1274
16.010
3.4094
21.296
5
0.001184
2.18947
0.1210
15.205
2.5923
17.049
3) 그래프
4) 결과해석
실험의 진행은 밸브 완전 개방상태에서 단계적으로 밸브를 닫아 유량을 점차 감소시키며 진행되었으나, 이해를 쉽게 하기 위해서 모든 그래프는 유량이 점차 증가하는 방향으로 그려졌다.
횟수-유량의 그래프에서 유량은 횟수에 따라 선형적으로 증가할 것으로 생각하였으나, 상당한 오차를 가진 곡선의 형태로 유량이 증가하였다. 이것은 밸브를 손으로 직접 조절하여 유량을 제어하는 방법을 사용하여, 10초의 시간동안 저장된 유체를 눈금을 이용하여 초당 유량을 파악하였기에 실제의 유량에 비해 상당한 오차가 발생하게 된 것으로 생각된다.
펌프의 효율은 유량이 증가함에 따라 점차 증가하는 경향을 보인다. 1500 RPM에서의 효율은 모든 유량영역에서 1200RPM보다 큰 영역에 존재한다.
제동력과 수동력은 유량이 증가함에 따라 점차 증가하는 양상을 보이지만, 수두는 그와는 반대로 유량이 증가하면서 수두가 감소하는 경향을 보임을 알 수 있다.
5) 개인별 실험 고찰
실제 실험을 통하여 얻어진 자료를 기초로 그래프를 그려본 결과, 이상적인 결과와는 상당한 차이를 보였다. 물론 실험 진행시 각종 눈금을 읽는 과정에서 눈금이 멈춰있지 않고 계속 움직였기 때문에 정확한 값을 파악하기가 매우 힘들었고, 유량을 측정하는 방법 역시 정확하지 못했기 때문에, 이론값에 가까운 결과를 얻기 바라는 것은 처음부터 힘들었는지도 모르겠다.
하지만 전반적인 경향은 이론값의 경향을 따르고 있으며, 더 많은 Data Point를 이용하여 그래프를 그렸을 경우에는 그 경향이 더욱 뚜렷하게 나타날 수 있었을 것으로 생각된다.
이론적으로 볼 때, 수두와 유량과의 관계는 처음에는 조금 감소하다가 나중에는 다소 크게 감소하는 반비례적인 관계를 지닌다. 하지만 실험에서 나온 값은 이와는 살짝 다르다.
이것은 압력 값이 직접 구한 것이 아니라 주어진 값인 것이 이유인 것 같다.
유량과 동력과의 관계에서는, 이론적으로 처음에는 증가율이 감소하나 어느 구역에서는 일정 비율로 증가하고 다시 증가율이 증가하는 S자 곡선을 가지나, 실험을 통해 얻어진 곡선은 그렇지 못하다. 효율과 유량과의 관계에서는 실험적인 곡선이 어느 정도 이론을 따르고 있다.
이렇듯 실험과 이론이 차이가 나는 것은 여러 가지 이유가 있을 수 있다. 무엇보다 실험 장치의 결함이라고 판단된다. 실제로 모터가 회전시에는 일정 rpm을 유지 하지 못하고 약간의 변화가 있어 평균치를 낸다는 것이 어려웠다. 거기다가 진동으로 인하여 회전수 조절기가 임의의 방향으로 움직여, 평형을 맞추는 것이 어려웠다. 그리고 volume도 물결이 계속적으로 발생함에 따라 정확한 값이 아닌 평균값을 재어서 오차가 발생하였으며 대부분이 조원들이 직접 측정하는 실험이라 개개인의 오차와 기계 조작 시 미비하지만 어느 정도의 오차가 발생하여 실제 그래프와 차이가 나는 것을 알 수 있다. 공학실험이란 것을 매 학기마다 할 수 있다면 아마도 많은 오차를 줄여나갈 수 있겠지만 현 여건상 한번이상 하기 어렵다는 조건이 아쉽다. 하지만 이를 통하여 그저 책을 통해서 이론적으로만 알고 있던 유량 및 펌프의 관계를 눈으로 확인하고 실제 데이터 값을 통해 내가 생각하고 있던 부분이랑 비교할 수 있어서 매우 좋았다.
유량의 높이를 읽는 역할을 맡아 실험을 하였다. 유량을 측정함에 있어서 유량이 적을 때에는 물높이 기복이 심하여 중간값을 읽는데 있어서 어려움이 있었다. 유량이 조금씩 늘어가면서 일정한 값을 읽을 수 있었다. 하지만 수조에 물을 받는 시간을 정확한 값이라도 보기 어렵고 각각의 기록계를 눈으로 읽는 데에 한계가 있다. 또한 동력기에서 발생되는 진동도 오차의 원인 중에 하나이다.
이번 실험을 통해 우리는 원심펌프에서의 최적 효율점에서의 유량이 어떠한가를 알 수 있었으며 또한 기하학적 상사성을 가진 펌프에서는 상사법칙을 이용하여 실제로 실험하지 않아도 거의 동일한 값을 미루어 짐작할 수 있으며 제품의 디자인이나 설계에 꼭 필요하다는 것을 알았다. 앞으로 현장에 나가서 펌프를 설계함에 있어서 이번 실험이 큰 도움이 될 것이다
이번 실험에서는 시간 측정 및 계량 수조로 10초간 들어가는 물을 제어하는 역할을 하였다. 원심펌프 실험에서 오차가 나는 경우는 아날로그화된 측정장치로 읽는 사람마다 보는 관점이 틀려서 수치에 오차가 생길 수 있으며 계량수조로 들어가는 콕의 제어를 수동식으로 함으로서 유량이 이상치와 다른 오차를 보인다. 실험의 정확성을 위해서는 아날로그 측정방법보다, 수치의 정확성을 위하여 디지털화되고 자동화된 시험장치의 보안이 필요하다.
두 번의 다른 rpm에서 유량의 변화를 주면서 펌프의 효율을 측정하는 실험을 하였습니다. 수은마노미터와 계량수조의 유량 측정은 비교적 용이했지만 스프링 힘의 측정은 쉽지 않았습니다. 10초간 단위로 펌프에서 토출되는 유량을 계량수조에 담았을 때 이론적으로 매우 짧은 시간 열고 / 닫음을 해야 하는데 실제 실험 시 여닫는 때에도 미소한 유량의 입·출입이 있어 오차가 발생했습니다. 다른 실험에 비해서 실험조원 모두가 다 같이 참여할 수 있는 실험인 것 같습니다. 단지 실험값의 분석보다는 테이타를 이용하여 펌프의 최적 설계시에 유용한 자료로 이용할 수 있을 것 같습니다.

키워드

원심펌프,   토출,   수두,   Centrifugal,   양정,   펌프성능곡선,   순수흡입양정,   NPSH