유효 흡입수두 필요 흡입수두 란 무엇인가?

유효흡입수두(NPSH = Net Positive Suction Head)는 펌프가 캐비테이션(Cavitation) 발생 없이 안전하게 운전될 수 있는가를 나타내는 척도이다. NPSH 는 NPSHa 와 NPSHr 의 서로 다른 두가지 개념으로 나누어지며, 수두(m) 혹은 압력(bar)으로 표시된다.

NPSHa (Available NPSH) - 유효흡입수두, 배관시스템의 설계에 의해 결정됨
펌프의 설치 위치, 흡입관경, 흡입배관 길이, 이송액체의 종류 및 온도 등에 의하여 결정된다.
안전한 펌프 운전을 위해 필요흡입수두(NPSHr) 보다 최소한 1.2~1.3배 정도 크게 유지되도록 시스템을 구성한다.

NPSHr (Required NPSH) - 필요흡입수두, 펌프의 설계에 의해 결정됨
펌프 자체에서 발생하는 손실 수두라고 이해하면 무리가 없을 것이며, 펌프의 제작시 펌프 고유의 특성에 의해 결정된다.
이를 구하는 계산식도 있으나 실험(캐비테이션실험)을 통하여 구하는 것이 정확하며 펌프 메이커는 그 값을 펌프데이터의 하나로 제공 한다.

    펌프보다 아래 쪽의 물을 흡입하는 경우

    Pa = 수면에 작용하는 대기압

    Hs = 흡수면에서 펌프 임펠러까지 높이

    Hf = 흡입배관의 손실 수두

    Pv = 이송 액체의 포화증기압

    예를 들면,
    Pa = 10.332 m
    Hs = 3 m
    Hf = 0.5 m
    Pv = 0.23 m (20°C 물)

    NPSHa = Pa - Hs - Hf - Pv
     = 10.332 - 3 - 0.5 - 0.23 = 6.602 m

    여기에 30%의 마진을 준다면
    6.602 / 1.3 = 5.078 m

    즉, NPSHr 이 5 m 이하인 펌프를
    사용해야 캐비테이선 발생의 위험을
    피할 수 있다는 의미가 된다.

    만일 선정된 펌프의 NPSHr 이 6 m 라면
    캐비테이션의 위험을 피하기 위해서
    Hf 혹은 Hs 의 값을 줄여야 한다.

    Hf 값은 흡입관의 내경을 키우거나
    굴곡을 줄여 직선화하여 줄일 수 있고,

    Hs 값은 펌프의 설치 위치를 최대한
    최대한 낮춤으로서 줄일 수 있다.

   

이러한 노력으로도 NPSHa 값을 충분히
    늘일 수 없다면 더 작은 NPSHr 을 갖는
    펌프로 재선정 할 수 밖에 없다.


    펌프보다 위에쪽의 물을 흡입하는 경우

    그림과 같이 NPSHa 를 충분히
    확보할 수 있으므로

    펌프의 선정에 NPSHr  에 따른 제약을
    덜 받는다.