원심 펌프와 용적형 펌프: 차이점, 용도 및 선택 방법

각 펌프 유형의 작동 방식

원심 펌프 용적식 펌프는 완전히 다른 메커니즘으로 유체를 이동시킵니다. 이러한 단일 차이점이 두 펌프 사이의 거의 모든 성능 차이를 가져옵니다. 각각의 작동 원리를 이해하는 것은 정보에 입각한 펌프 선택의 출발점입니다.

원심 펌프는 모터의 회전 에너지를 유체의 운동 에너지로 변환합니다. 임펠러가 회전하면서 원심력에 의해 액체가 중심에서 바깥쪽으로 가속되고, 이 힘이 배출구에서 압력으로 변환됩니다. 임펠러가 빠르게 회전할수록 유체에 더 많은 속도가 전달되지만 흐름과 압력 사이의 관계는 고정되어 있지 않습니다. 시스템 배압이 증가하면 유량이 감소합니다. 임펠러 형상 및 케이싱 구성을 포함한 원심 펌프 원리 및 설계에 대한 자세한 분석을 위해 프로세스에 대해 하나를 지정하기 전에 기본 엔지니어링을 면밀히 검토할 가치가 있습니다.

용적형(PD) 펌프는 완전히 다른 원리로 작동합니다. 즉, 기어, 다이어프램, 피스톤, 회전 로브 또는 프로그레시브 캐비티를 통해 고정된 양의 유체를 캐비티에 가둔 다음 각 사이클 또는 회전 시 해당 볼륨을 토출 라인에 물리적으로 강제합니다. 회전 또는 스트로크당 전달되는 유체의 양은 하류 압력의 작용에 관계없이 기본적으로 일정하게 유지됩니다. 이러한 기계적 확실성은 PD 펌프의 가장 큰 장점이자 어떤 상황에서는 한계가 되는 특징이기도 합니다.

성능 곡선: 엔지니어가 관심을 갖는 주요 차이점

이 두 가지 펌프 유형의 성능 곡선을 나란히 그리면 대조가 즉각적으로 나타납니다. 원심 펌프 곡선에서 유량과 압력 수두는 역의 관계를 갖습니다. 즉, 배압이 증가하면 유량이 떨어집니다. 펌프는 특정 지점, 즉 BEP(Best Efficiency Point)에서 가장 효율적으로 작동하며 어느 쪽에서든 성능이 저하됩니다. 엔지니어는 작동점이 BEP에 가깝게 유지되도록 시스템을 설계해야 합니다. 곡선에서 멀리 떨어진 원심 펌프를 작동하면 에너지 낭비, 진동 및 조기 마모가 발생합니다.

용적형 펌프의 곡선은 이와 거의 비슷하지 않습니다. 한 사이클에 정해진 양만큼 움직이기 때문에 유량은 광범위한 토출 압력에서 거의 일정하게 유지됩니다. . 압력이 상승해도 흐름은 거의 변하지 않습니다. 이로 인해 PD 펌프는 본질적으로 주입, 계량 및 예측 가능하고 일관된 출력이 필요한 모든 응용 분야에 적합합니다. 단점은 토출 라인이 막히면 문제가 발생할 때까지 압력이 계속 증가한다는 것입니다. 이것이 바로 대부분의 용적형 펌프 설치에 압력 릴리프 밸브가 필요한 이유입니다.

펌프 유형을 결정하기 전에 주어진 시스템에서 유속과 수두가 어떻게 상호 작용하는지 이해하는 것이 필수적입니다. 펌프 유속과 수두를 이해하는 전체 과정은 이러한 매개변수가 실제 설치에서 파이프 길이, 마찰 손실 및 시스템 저항과 어떻게 상호 작용하는지 명확히 하는 데 도움이 됩니다.

점도 처리: 각 펌프가 승리하거나 어려움을 겪는 경우

유체 점도는 원심 펌프와 용적식 펌프 중에서 선택할 때 가장 중요한 변수일 것입니다. 두 가지 유형은 반대 방식으로 점도에 반응합니다. 즉, 잘못된 유형을 선택하면 심각한 효율성 손실이나 완전한 펌프 고장이 발생할 수 있습니다.

원심 펌프는 물, 가벼운 화학 물질, 묽은 용매 및 자유롭게 흐르는 유사한 액체 등 점도가 낮은 유체에서 가장 잘 작동합니다. 점도가 증가함에 따라 펌프 내부의 마찰 손실은 급격히 증가합니다. 유량이 떨어지고, 양정이 감소하고, 효율이 떨어지고, 전력 소비가 증가합니다. 대략 200-400 센티푸아즈(펌프 설계에 따라 다름)를 초과하면 원심 펌프의 성능 저하가 심각해져서 비현실적인 선택이 됩니다.

용적식 펌프는 점도 증가에 매우 다르게 반응합니다. 유체가 두꺼워지면 PD 펌프가 더 효율적이 되는 경우가 많습니다. , 그 이하도 아닙니다. 점도가 높을수록 틈새를 통한 내부 누출이 줄어들기 때문입니다. 기어 펌프, 로브 펌프 및 프로그레시브 캐비티 펌프는 원심 펌프를 완전히 정지시키는 오일, 접착제, 슬러리, 폴리머 및 기타 고점도 매체를 이송하는 데 일상적으로 사용됩니다. PD 펌프는 또한 더 낮은 내부 속도를 생성하기 때문에 전단에 민감한 유체를 보다 부드럽게 처리합니다. 이는 유체가 기계적 힘에 의해 분해되어서는 안되는 식품 가공, 의약품 및 생물학적 응용 분야에서 중요한 이점입니다.

일대일 비교

아래 표에는 산업 및 화학 공정 환경에서 가장 중요한 매개변수 전반에 걸쳐 두 펌프 범주 간의 작동상 가장 중요한 차이점이 요약되어 있습니다.

각 펌프 유형의 일반적인 응용 분야

원심 펌프와 용적형 펌프의 적용 프로필은 각각의 장점을 반영합니다. 각 유형의 주요 위치를 알면 엔지니어가 세부 엔지니어링을 시작하기 전에 옵션 범위를 좁힐 수 있습니다.

원심 펌프 도시 물 공급, HVAC 순환, 냉각 시스템 및 대용량 액체 이송의 일꾼입니다. 화학 산업에서는 점도가 낮고 높은 처리량이 우선시되는 산, 알칼리, 용제 및 공정수를 처리합니다. 이는 또한 폐수 처리, 화재 진압 및 농업 관개 분야(적당한 압력에서 일관된 높은 유속이 요구되는 응용 분야)의 표준 선택입니다. 다양한 유형의 원심 펌프와 방사형 흐름, 축 흐름 및 자기 구동 변형을 포함한 산업용 용도에 대한 개요를 위해 다양한 프로세스 요구 사항에 적합한 광범위한 구성이 있습니다.

용적형 펌프 원심 펌프가 부족한 곳에서 자체적으로 작동합니다. 기어 펌프 및 로브 펌프는 윤활유 시스템, 유압 장치 및 시럽, 소스 및 식용유와 관련된 식품 등급 응용 분야의 표준입니다. 다이어프램 펌프 및 연동 펌프는 정확한 계량 및 오염 방지가 타협 불가능한 화학 물질 투여 및 의약품 제조에 사용됩니다. 프로그레시브 캐비티 펌프는 광산, 폐수 및 시추 작업에서 두꺼운 슬러리와 연마성 매체를 처리합니다. 피스톤 및 플런저 펌프는 스케일 제거, 정수압 테스트 및 고압 세척 시스템에 요구되는 매우 높은 압력을 제공합니다.

귀하의 공정에 적합한 펌프를 선택하는 방법

원심분리형 펌프와 용적형 펌프 중에서 선택하는 문제는 4가지 질문을 차례로 거쳐야 합니다. 이상적인 설계 조건이 아닌 실제 공정 조건에 대해 솔직하게 대답하면 일반적으로 올바른 펌프 유형이 명확해집니다.

1. 유체 점도는 무엇입니까? 지속적으로 200cP 미만인 경우 원심 펌프가 자연스러운 시작점이 됩니다. 500cP를 초과하거나 작동 조건에 따라 점도가 크게 달라지는 경우 용적식 펌프가 더 예측 가능한 성능을 제공합니다.
2. 흐름 프로필은 어떤 모습이어야 합니까? 정밀하고 계량되거나 일정한 흐름이 필요한 경우(다운스트림 압력에 어떤 일이 발생하는지에 관계없이) PD 펌프가 올바른 선택입니다. 응용 분야가 가변 유량을 허용하고 우선 순위가 높은 처리량인 경우 원심 펌프가 더 효율적이고 비용 효과적입니다.
3. 시스템은 어떤 압력을 요구합니까? 단일 스테이지 원심 펌프가 제공할 수 있는 압력보다 매우 높은 토출 압력의 경우 PD 펌프는 필요한 출력에 대한 보다 직접적인 경로를 제공합니다. 고유량과 적당한 압력의 경우 일반적으로 원심분리(다단계 포함) 설계가 더 적합합니다.
4. 유체의 특별한 특성은 무엇입니까? 전단 민감도, 마모성, 고형분 함량 및 화학적 공격성은 모두 펌프 유형과 재료 선택에 영향을 미칩니다. 특히 부식성 공정 유체의 경우 부식성 유체에 적합한 펌프를 선택하기 위한 가이드에서는 산과 용제를 포함한 일반적인 공격성 화학물질에 대한 재료 호환성을 안내합니다.

누출이 허용될 수 없는 위험하거나 고가치 공정 유체와 관련된 응용 분야의 경우, 누출 없는 유체 전달을 위한 화학 자기 펌프는 원심 분리 및 특정 PD 구성과 관련하여 기계적 밀봉을 완전히 제거하는 특수 솔루션을 제공합니다. 펌프 선택 고려 사항에 대한 미국 에너지부의 공식 지침은 산업용 펌프 사양의 시스템 요구 사항, 유체 특성 및 에너지 효율성 요소를 평가하기 위한 엄격한 프레임워크를 제공합니다. 두 범주에 걸쳐 사용 가능한 펌프 구성을 포괄적으로 살펴보려면 산업용 화학 펌프 전체 제품군에 까다로운 화학 공정 환경에 맞게 설계된 원심 분리, 자기 구동 및 특수 옵션이 포함됩니다.