기초 강좌|정밀펌프기술 3-2. 오버피드 현상의 해결책 1 관성저항을 작게 한다

관성저항을 작게 한다

정량 펌프의 관성력(관성저항)을 나타내는 식은, 다음과 같습니다.

Pi = 2 x 10-6 x (D/d)2 x (N/60)2 x S x L x γ

이 식을 구체적으로 분해해 봅시다.
플랜저펌프에서는 다음과 같습니다. 또한, 일반 다이아프램 펌프에서는 D의 플랜저 지름 대신 다이아프램 유효 지름을 이용한다는 점만이 플랜저펌프와 다르고, 나머지는 완전히 동일합니다.

식 의미 설명 단위
Pi 액체의 관성력에 의한 압력 MPa
2 x 10-6 환산 계수 N/A
(D/d)2 (플랜저 지름/호스 내경)의 2승 (cm/cm)2
(N/60)2 (1분당 스트로크 수/60)의 2승 (spm/60)2
S 스트로크 길이 cm
L 호스 길이 cm
γ 액체 밀도 g/cm3
  • 1승에 비례하는 것 ⇒ a) 스트로크 길이, b) 호스 길이, c) 액체 밀도
  • 2승에 비례하는 것 ⇒ d) 플랜저 지름, e) 1분당 스트로크 수
  • 2승에 반비례하는 것 ⇒ f) 호스 내경径

다음으로, 각각에 대한 의미와 그 영향도를 살펴봅시다.

관성저항의 값을 변화시키는 요소와 그 영향도 1 

기호 a: 스트로크 길이

영향도 관성저항을 작게 하는 방법 이점과 단점

与1次方成正比

(예) 
스트로크 길이 절반↓ 
관성저항 절반↓
단 토출량도 절반

스트로크 길이를 짧게 한다
(다이얼로 가변))

  • 장점 
    • 간단한 조작 
  • 단점
    • 토출량이 줄어들므로 약액의 고농도화가 필요
    • 원액 주입인 경우, 고농도화가 불가능
    • 고농도화에 의한 내식성의 재검토가 필요
    • 고농도화로 인해 액 밀도가 증가하여, "c"와 "a"가 상쇄될 수 있다

기호 b: 호스 길이

영향도 관성저항을 작게 하는 방법 장점 与단점

1승에 비례

(예) 
호스 길이 절반↓ 
관성저항 절반

호스를 짧게 한다

  • 장점 
    • 호스를 절단하기만 하면 된다 
  • 단점
    • 탱크와 펌프의 설치 위치를 변경해야 한다
    • 펌프만 이동하면 흡입측 호스가 길어진다(원칙적으로 흡입측 호스는 짧을수록 좋다)

기호 c: 액체 밀도

영향도 관성저항을 작게 하는 방법 장점 与단점

1승에 비례

(예) 
밀도가 20% 저하↓ 
관성저항 20% 감소

약액을 희석한다
단, 큰 폭으로 밀도가 내려가지는 않는다

  • 장점 
    • 물(용액)로 희석하기만 하면 된다 
  • 단점
    • 농도가 옅어지므로, 펌프와 탱크의 용량이 부족해질 우려가 있다

관성저항의 값을 변화시키는 요소와 그 영향도 2 

기호 d: 플랜저 지름

영향도 관성저항을 작게 하는 방법 장점 与단점

2승에 비례

(예) 
플랜저 지름 절반↓ 
관성저항: 1/4↓ 
단, 토출량도 1/4

플랜저 지름의 변경은 실용적이지 않다

  • 단점
    • 플랜저 지름을 작게 하는 것은 토출량이 대폭 줄어드는 것을 의미한다

기호 e: 스트로크 수

영향도 관성저항을 작게 하는 방법 장점 与단점

2승에 비례

(예) 
스트로크 수 절반↓ 
관성저항: 1/4↓ 
단, 토출량은 절반

인버터 등에 의한 회전수 제어

  • 단점
    • 인버터 등의 설비가 필요
    • 플랜저 지름을 작게 할 정도는 아니지만, 토출량 감소에 따라 "a"와 동일한 단점이 있을 수 있다

기호 f: 호스 내경

영향도 관성저항을 작게 하는 방법 장점 与단점

2승에 반비례

(예) 
호스 내경 2배↓ 
관성저항: 1/4↓ 
토출량은 변화 없음

호스 지름을 굵게 한다

  • 장점 
    • 설치 조건을 바꿀 필요가 없다
    • 관성저항의 대폭적인 저감을 기대할 수 있다
    • 시공비가 비교적 저렴하다
  • 단점
    • 호스를 굵게 함으로써, 호스 내부로 모이는 액량이 많아진다
    • 호스 접속부를 변경해야 한다

위의 표를 살펴보면, 가장 효과적인 방법은 "f"라고 할 수 있습니다.
호스 내경의 변경은 비교적 간단하게 시공할 수 있고 효과도 2승으로 나타나며, 게다가 토출량 변화를 고려할 필요가 없기 때문입니다. 그러나 약간의 단점이 있으므로 정량 펌프를 설치할 때 미리 펌프의 레이아웃이나 관성저항을 고려해 두는 것이 중요합니다.

TACMINA의 "스무즈플로우펌프"는 다이아프램 펌프이면서 맥동이 없기 때문에 관성저항의 영향을 거의 받지 않습니다. 배관을 가늘고 길게 할 수 있기 때문에 비용 절약을 도모할 수 있습니다. 
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