수배관종합실험

목차

[실험1] 체적식 유량계의 교정
1. 실험 결과
2. 고 찰
3. 참고 문헌
1) 직관
1-2. 고 찰
1-3. 참고 문헌
2-1. 실험 결과
2-2. 고 찰
2-3. 참고 문헌

[3] 가변유량 밸런싱밸브의 성능 검토
1. 실험 결과
2. 고 찰

[4] 정유량 밸런싱밸브의 성능 검토
1, 실험 결과
2. 고 찰

[5] 펌프성능곡선의 작성
1. 실험 결과
2. 고 찰

본문내용

측정 시 변동이 심하였기 때문에 측정 시간의 기준을 둔다던가, 실험 횟수를 증가시켜 평균값을 구할 필요가 있다. 이러한 두 가지 사항을 더욱 보완하여 성능검토를 행한다면, 보다 정확한 실험이 될 것이다.
[4] 정유량 밸런싱밸브의 성능 검토
1, 실험 결과
정유량 밸런싱 밸브(CWV)
PTap7
PTap8
ΔPTap7-8
t [s]
q [l]
Q [lpm]
3.158
1.426
1.732
13.19
5
21.212
3.061
1.431
1.63
16.25
5
17.284
2.961
1.434
1.527
16.4
5
17.129
2.597
1.452
1.145
16.22
5
17.315
2.182
1.43
0.752
16.323
5
17.208
1.665
1.348
0.317
17.06
5
16.48
1.552
1.313
0.239
17.505
5
16.07
1.352
1.192
0.16
18.68
5
15.082
1.188
1.064
0.124
20.37
5
13.86
1.042
0.941
0.101
22.12
5
12.791
0.787
0.719
0.068
27
5
10.543
0.514
0.484
0.003
36.91
5
7.807
2. 고 찰
○ 이 정유량 벨런싱 벨브의 적정 압력차이 범위를 기술하라.
위 그래프는 유량이 비교적 일정한 구간을 가진다. 대략 17.0 lpm정도의 유량이 압력차 1.63[kgf/cm2]에서
0.317[kgf/cm2]까지 분포한다. 즉, 이 구간에서는 정유량 밸런싱 밸브는 일정한 유량을 내보내고 있는 것이다.
○ 적정 압력 범위 외에서 정유량이 통과하지 않은 이유를 설명하라.
위 선도에서도 볼 수 있듯이 압력차이가 적정 압력차보다 작을 때에는 정유량이 통과하지 않는다. 이는 정유량
밸런싱 밸브의 원리에서 그 원인이 있다. 정유량 밸런싱 밸브는 기준 압력차보다 압력차가 커지면 스프링으로 지
지되어 있는 이동컵이 이동하여 유량의 증가가 억제되어서 정유량이 흐르게 되는 것이다. 하지만, 기준 압력차보
다 압력차가 작으면 이동컵을 미는 힘이 작아 이동컵은 제대로 움직이지 않게 된다. 따라서, 제대로 된 정유량 제
어가 힘들게 된다.
또한 적정압력차보다 더 큰 압력차가 발생하면, 이동컵을 모두 밀고서도, 더 이상 이동컵이 밀릴 수 없게되는 상
황이 발생하고, 이는 정유량이 통과해야할 구멍에서 큰 압력차가 발생하여 속도가 빨라지게 한다. 그렇게 되면,정
유량보다 더 많은 유량이 흐르게 된다.
[5] 펌프성능곡선의 작성
1. 실험 결과
1) Table 2-12
Q [ℓpm]= 5/t × 60
W=VI [watt]
Ep ⇒ 베르누이 방정식
:
Q=AV, 유량이 일정하고 A(단면적)도 일정하므로, V도 일정하다.
∴ V1=V2
검사체적이 펌프에 국한되므로 Z1=Z2
⇒
ρ=998.2 kg/m3, g=9.806 m/s2
i) Ep={(2.554-0.112)×9.806×104}/(998.2×9.806)=24.464 m
ii) Ep={(3.0-0.117)×9.806×104}/(998.8×9.806)=28.882 m
iii) Ep={(3.58-0.118)×9.806×104}/(998.2×9.806)=34.682 m
⇒
Q는 [m3/s], Wp는 [watt]
1[lpm]=1/(60×1000) [m3/s]
i) Wp=998.2×9.806×24.464×22.434/(60×1000)=89.534 W
ii) Wp=998.2×9.806×28.882×19.701/(60×1000)=92.826 W
iii) Wp=998.2×9.806×34.682×16.1561/(60×1000)=91.411 W
5)
t [s]
Q [lpm]
PTap1
PTap2
Vm [V]
Im [A]
N
[rpm]
Ep
[m]
Wp
[W]
ε
[%]
q [l]
Wm [W]
12.46
22.434
0.112
2.554
220
0.8
3448
24.464
89.534
50.872
5
176
14.22
19.701
0.117
3.0
222
1.4
3441
28.882
92.826
29.867
5
310.8
17.41
16.1561
0.118
3.58
222
1.8
3227
34.682
91.411
22.876
5
399.6
2) 펌프 성능 곡선
2. 고 찰
○ 각 펌프의 평균에너지효율 εm은 얼마인가 환산하고 효율이 낮은 이유를 기술하라.
⇒평균에너지 효율 : =(50.872+29.867+22.876)/3 = 34.54 %
34%정도의 평균 에너지효율이 나왔고, 이는 매우 낮은 효율이다. 이는 전기적 에너지가 기계적에너지로 변환되 어질 때 상당부분이 손실로 소산됨을 말해준다. 이처럼 펌프의 효율이 낮은 이유는 펌프가 유체에 가하는 일 Wp 의 식을 보면 알 수 있다. Wp의 변수는 양정(Ep)과 유량(Q)이다. 유량을 적게하면 압력차가 커져서, 양정은 커진 다. 즉, 양정과 유량은 반비례의 관계를 가지고 있는 것이다. 하지만, 압력차가 커지려면, 임펠러가 그만큼 빨리 회전해야하고, 이 때문에 모터 소요 전력량(Wm)은 커진다. 효율은 Wp/Wm으로서 Wp가 커져야 하는데, 양정과 유량이 반비례의 관계를 가지고 있기 때문에, Wp가 커지는 데에 한계가 있고, 설령 Wp가 커진다고 해도, 그만큼 Wm도 늘어나기 때문에 효율에는 별다른 변화가 없다. 그리고, Wm을 줄이려고 하면, 압력차가 작아져서 유량은 많아지는 대신 양정은 작아진다. 여기서 유량이 많아지는 것보다 양정이 작아지는 것이 더 심하기 때문에, Wp도 같이 줄어든다. 그러므로, 효율은 별 변화가 없어진다.
또한, Wm보다 Wp가 훨씬 작은 근본적인 원인에는 다른 값들에 비해 유량이 너무 적기 때문이다. 펌프의 특성 상 유량과 양정을 적절히 선택하여 Wp가 최대값을 나타내어도, 유량이 워낙 작은 양이기 때문에, Wp는 Wm에 비해 작아질 수밖에 없다.
마지막으로, 펌프 내에서의 손실이 매우 크다. 펌프에서 발생하는 손실들을 열거해보면,
ⅰ) 노즐에서의 마찰손실
ⅱ) 임펠러,베인등의 수력 손실
ⅲ) 임펠러와 유체와의 충돌 손실
ⅳ) 임펠러 회전시 발생하는 손실
ⅴ) 베어링, 축봉에서 발생하는 손실
이는 펌프의 효율을 낮추는데 주요 원인이다.

키워드

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