머드펌프의 성능특성에 관한 실험적 연구 = An Experimental Study on the PerformanceCharacteristics of Mud Pump
저자
발행사항
부산 : 동명대학교 대학원, 2021
학위논문사항
학위논문(석사)-- 동명대학교 대학원 : 기계시스템공학과 2021
발행연도
2021
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
부산
형태사항
68 p. ; 26 cm
일반주기명
지도교수: 구학근
소장기관
본 연구는 원심펌프 작동유체의 점도변화에 의한 성능특성을 실험적으
로 파악하기 위해 원심펌프 운전유체의 점도()변화에 따른 성능특성을
실험적인 방법으로 연구한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 비교적 비
교회전도가 낮은 원심펌프에 뉴턴유체인 청수와 비뉴턴유체인 머드를 사
용하여 작동유체의 점도를 변화시켜 펌프성능을 수행한 후 원심펌프의
유량의 변동에 따른 양정, 축동력, 펌프효율 등의 성능특성을 회전수를
변화하면서 실험한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
1. 양정(H)은 운전유체의 점도를 변화시킬 경우 청수에 비해 점도가
높아짐에 따라 차단점에서 양정은 변하지 않으나 유량증가에 따라 양정
이 감소하고 점차적으로 감소폭이 크게 나타났으며, 양정(H)-유량(Q) 곡
선의 선형 기울음이 급해짐을 알 수 있었다.
2. 축동력(Ls)은 운전유체의 점도가 청수에 비해 클수록 증가하였고,
차단점에서 소요동력이 열로 소산되어 차이점이 거의 없음을 알 수 있었
다.
3. 펌프효율()은 작동유체 점도를 변화시켰을 경우 차단점에서 유량의
30%지점에서는 큰 차이점이 없으나, 그 이후부터 유량이 증가할수록 유
로마찰손실과 원판마찰손실의 증가로 인해 큰 폭으로 감소함을 알 수 있
었다. 회전속도를 동일하게 하고 점성계수가 다른 유체를 실험한 경우 점성계수
가 높은 유체인 이수가 청수보다 유량이 증가함으로 축동력은 증가하지만, 압력과 효율은 감소하는 것을 알 수 있었다.
4. 펌프의 최대효율은 1,450rpm에서 유량 226.89㎥/h, 양정 59.87m에서 약
52.22%로 나타내며 펌프의 최대 회전수인 1,750rpm에서는 유량 251.64㎥/h,
양정 59.38m에서 약 50.12%의 효율이 나타난다.
따라서, 머드 이송을 위해 원심펌프를 사용하여 점도를 가진 유체를
이송하고자 할 경우에 양정의 감소와 축동력의 증가로 인해 이송이 불가
능한 운전상태가 발생될 수 있으므로 유체점도에 대한 펌프의 사양 선정
단계에서 부터 고려해야 한다.
In this study, to examine the performance characteristics of the
centrifugal pump according to the viscosity change of the working
fluid by an experimental method, the working fluid mud is applied to
the centrifugal pump with a relatively low specific speed, and the
number of revolutions is increased from 1,450rpm to 100 rpm to
1,750rpm. The performance test was conducted while the viscosity
was changed at the number of rotations in step 4, and the following
conclusion was obtained by comparing and reviewing the case of
clean water.
1. When the viscosity of the driving fluid is changed, the head does
not change at the cut-off point as the viscosity becomes higher than
that of fresh water, but the head decreases and gradually decreases
as the flow rate increases, and the head-flow curve linearly increases.
It was found that the inclination became steep.
2. The shaft power increased as the viscosity of the operating fluid
increased as compared to fresh water, and it was found that there
was little difference in the required power dissipated as heat at the cut-off point.
3. There is no significant difference in pump efficiency at 30% of
the flow rate at the cut-off point when the working fluid viscosity is
changed, but it can be seen that from then on, the flow rate
decreases significantly as the flow rate friction loss and the disk
friction loss increase. When the fluid with the same rotational speed
and different viscosities were tested, it was found that the axial
power increased but the pressure and efficiency decreased with the
increase in the weight rate of mud, a fluid with a higher viscosity,
than clean water.
4. The maximum efficiency of the pump is about 226.89㎥/h at
1,450rpm, and about 52.22% at the head of 59.87m, and the efficiency
is about 251.64㎥/h at the maximum rotational speed of the pump at
1,750rpm, and about 50.12% at the head of 59.38m.
Therefore, in the case of transferring a fluid with a viscosity using
a centrifugal pump for mud transfer, an operation condition in which
transfer is not possible due to a decrease in head and an increase in
shaft power may result in the selection of pump specifications for
fluid viscosity.
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