시방에 따른 원심 펌프 기본 설계

소개

유체기계시간에 교수님께서 내주신 원심펌프 설계 과제입니다.
주어진 시방서(사양서)를 보고 비속도를 구해 적절한 효율 그리고 유량을 선정하여 펌프의 종류, 모터, 축이음 방식, 케이싱 재료 등을 선정하고 흡입구경, 송출구경, 마찰손실 및 속도손실 등을 구하여 전양정을 계산 이후 동력을 결정하고 직접 임펠라를 설계 해보는 과제입니다.

목차

(1) 펌프의 설계 시방 결정

(2) 펌프의 형식 선정
①펌프의 종류
②펌프의 축방향
③모터와의 축이음
④배어링 종류
⑤패킹방식
⑥축봉 장치 구조
⑦주요부 재료

(3) 펌프 크기의 결정

(4) 펌프 전양정 계산
①실 양정
②입구 손실 수두
③곡관 손실 수두
④마찰 손실 수두
⑤이형관 손실 수두
⑥밸브 손실 수두
⑦잔류 속도 손실 수두
⑧전 양정

(5) 펌프 회전수의 결정

(6) 펌프의 동력 결정
①수동력
②펌프의 효율의 추정
③회전차 형상
④축동력
⑤전동기 동력

(7) 회전차 설계
①설계 양수량
②펌프의 축지름과 보스지름
③안지름
④입구지름
⑤바깥지름
⑥깃의 갯수
⑦깃의 두께
⑧깃의 입구각도
⑨깃의 입구 폭
⑩깃의 출구 폭

본문내용

1) 펌프의 종류는 배관조건이 양호하며 양정이 15~20m, 양수량이 2로 소 유량 저 양정, 소 유량에 속하는 편이므로 펌프는 ‘벌류트 편흡입 단단 원심펌프’를 사용하는 것으로 선정한다.

2) 축 방향은 횡축 그리고 회전차와 조립하기 위한 키 홈, 축용 너트조립을 위한 나사를 내고 전 표면은 마감가공이 잘되어 있어야 한다.

3) 폐쇄 깃 선정한다.

4) 축 이음의 구조는 고정 축이음, 휨 축이음, 유니버셜 축이음 등등 여러 가지 종류가 있지만 고정 축이음을 사용하기로 한다.

고정 축이음은 보스와 축의 둘레에 많은 키를 깎아 붙인 것과 같은 것으로서 일반적인 키보다 훨씬 큰 동력을 전달 할 수 있고 내구력이 크다 또 축과 보스의중심을 정확하게 맞출 수 있는 특징이 있다.
축 쪽을 스플라인축 보스 쪽을 스플라인 이라고 한다

5) 베어링과 지지부는 일반 원통형 롤 베어링을 사용한다.

원통 롤 베어링(Cylindrical Roller Bearing)
이 베어링은 분리형 레이디얼 베어링으로 턱의 유무와 배열에 따라 형식이 분류된다.
N형과 NU형은 각각 외륜과 내륜에 양쪽 턱이 모두 없는 형식으로 축이 축 방향으로 자유롭게 움직일 필요가 있는 곳에 설치한다.
NJ형은 내륜의 한쪽에만 턱이 있는 것으로 축 방향 하중을 한족으로 받을 수 있으며 여기에 앵글링을 붙여서 고정형 베어링(NF형)으로 쓸 수 도 있다.
이 원통 롤 베어링은 큰 경방향 하중을 받으며 고속으로 회전하는 데에 적합하다. 이 큰 부하능력은 전동체와 회도면이 선 접촉을 하는데에 기인한다.
이것은 비교적 견고한 베어링으로 허용경사각은 2‘～4’이다. 내륜과 외륜은 각각 따로 설치할 수 있다.

5) 축봉 장치의 구조
펌프 케이싱은 수개로 분활 되어 제작되는데, 이를 조립할 때에 접합면에서의 누출 방지를 위하여 보통 패킹을 사용한다.
도 펌프축이 케이싱을 관통하는 곳에서는 축과 케이싱 사이에 작은 간격을 가지고 회전 운동을 하는데, 이 간격으로부터의 누출을 방지하는 데에도 반드시 패킹이 사용된다.

참고자료

· 유체기계 (하재현, 박상언, 모양우, 양우정, 공저 보문당)