임펠러와 원심식펌프 작동원리
▶ 임펠러는 원심펌프에서 중요한 역할을 하는 부품으로, 일반적으로 펌프 내부에서 회전하는 날개를 의미합니다. 임펠러의 회전날개는 원심력을 이용해 액체에 운동 에너지를 부여하며, 이 운동 에너지가 압력으로 변환되어 액체나 기체를 수송하는 원리로 작동합니다.
▶ 임펠러 작동 원리에 대해 임펠러와 휀(FAN)을 비교하여 설명하자면, 임펠러의 날개는 축방향과 유체의 운동 방향이 직각을 이룹니다. 비 오는 날 우산을 돌리면 물방울이 앞이 아닌 옆(수평)으로 날아가는 현상과 유사합니다. 이러한 방식이 임펠러의 작동 원리입니다. 반면, 휀의 날개는 축방향과 유체의 운동 방향이 나란하게 작용하여, 선풍기가 돌아가면서 바람을 앞쪽으로 전달하는 방식으로 작동합니다. 화학공업에서는 혼합기에 사용되는 교반날개를 임펠러라고 부르기도 합니다.
임펠러의 종류와 특징
패들형 임펠러
- 패들형 임펠러는 밀도 차가 작은 액체와 액체, 고체와 액체의 혼합, 또는 점도가 작은 액체와 액체의 혼합에 사용됩니다. 이 임펠러는 비교적 낮은 회전 속도로 작동하며, 유체를 부드럽게 혼합하는 데 효과적입니다. 또한, 단순한 구조로 인해 제조와 유지보수가 용이합니다.
프로펠러형 임펠러
- 프로펠러형 임펠러는 점도가 중간 정도(약 100 cp)인 소량의 액체 및 저점도의 대량 액체의 혼합에 사용됩니다. 이 임펠러는 빠른 회전 속도로 유체를 이송하며, 높은 효율성과 저항을 최소화하여 에너지 손실을 줄입니다. 또한, 프로펠러형 임펠러는 다양한 산업 분야에서 광범위하게 사용되며, 예를 들어 항공기 엔진과 선박의 추진 시스템에 적용됩니다.
터빈형 임펠러
- 터빈형 임펠러는 밀도 차가 큰 액체와 액체, 고체와 액체의 혼합, 또는 액체와 가스 사이클론에서 사용됩니다. 이 임펠러는 펌프나 송풍기로 유체에 가속하는 대신, 사이클론 본체의 내부에서 임펠러를 회전시켜 유체에 직접 회전 운동을 부여합니다. 이 경우, 임펠러의 형상과 치수는 성능에 큰 영향을 미치며, 이를 통해 높은 압력과 유량을 동시에 달성할 수 있습니다. 터빈형 임펠러는 화학 공정 및 에너지 생성 시스템에서 중요한 역할을 합니다.
스크류형 임펠러
- 스크류형 임펠러는 액체를 고속으로 이동시키기 위해 나선형 날개를 가진 구조로 되어 있습니다. 이 임펠러는 일반적으로 높은 유량이 필요한 경우에 사용되며, 점도가 높은 액체를 효과적으로 이동시킬 수 있습니다. 스크류형 임펠러는 유체의 흐름을 부드럽게 만들어 주며, 혼합 및 이송 과정에서 에너지 손실을 최소화하는 데 도움을 줍니다. 이 임펠러는 하수 처리, 농업, 해양 및 수산업 등 다양한 응용 분야에서 널리 활용되며, 특히 물리적 특성이 서로 다른 두 액체를 효과적으로 혼합하는 데 적합합니다.
볼류트란? 볼류트 펌프 & 디퓨져 펌프
▶ 볼류트 (디퓨져)
볼류트는 디퓨져라고도 불리며, 임펠러의 회전 원리에 의해 유체의 속도를 증가시키는 데 중요한 역할을 합니다. 임펠러가 회전하면서 생성된 원심력에 의해 유체는 임펠러의 외부로 밀려나가고, 이 과정에서 유체의 속도는 점차 증가하게 됩니다. 속도를 더욱 빠르게 하려면 임펠러의 회전 속도를 높이거나 임펠러의 크기를 키우는 방법이 있습니다.
중요한 점은 임펠러는 유체의 속도를 빠르게 만들어주는 장치이지, 압력을 생성하는 장치가 아니라는 것입니다. 이때, 볼류트는 속도를 압력으로 변환하는 역할을 수행합니다. 베르누이의 정리에 따르면, 유체가 흐르는 공간이 넓어지면 압력이 낮아지고, 좁아지면 압력이 높아지는 원리를 이용합니다. 따라서 볼류트는 임펠러에서 생성된 속도가 볼류트를 통과하면서 압력으로 변환되는 과정을 통해 유체의 흐름을 제어합니다.
결과적으로 볼류트는 임펠러의 속도를 효율적으로 압력으로 전환하여, 펌프의 전반적인 성능을 향상시키고 유체의 이송을 더욱 효과적으로 수행할 수 있게 해줍니다. 이러한 원리는 여러 산업에서 중요한 역할을 하며, 펌프의 효율성을 극대화하는 데 기여합니다.
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