liminfoPump Sizing Calculator
양정/NPSH/동력 계산 및 펌프 선정 도구
NPSH 계산
결과
공식
Pump Sizing Calculator 소개
펌프 사이징 계산기는 원심 펌프 선정에 필요한 핵심 수력 계산을 수행합니다. 유량(m³/h), 정적 수두(m), 마찰 수두 손실(m)을 입력하면 총 동적 수두(TDH = 정적 수두 + 마찰 손실)를 계산합니다. TDH, 유체 밀도(kg/m³), 펌프 효율을 기반으로 수력 동력(Ph = ρgQH / 1000 kW), 제동 동력 또는 축 동력(Pb = Ph / η_pump), 전기(입력) 동력(Pe = Pb / η_motor)을 산출합니다. 이 세 가지 동력 값은 유체 에너지에서 모터 명판 용량까지의 에너지 흐름을 나타냅니다.
또한 캐비테이션 여부를 판단하는 유효 흡입 수두(NPSHa)를 계산합니다. NPSHa = (대기압 - 증기압) × 1000 / (ρg) + 흡입 수두 - 흡입 마찰 손실. NPSHa가 펌프 곡선상의 필요 NPSHr보다 낮으면 캐비테이션이 발생합니다. 대기압 기본값은 101.325 kPa, 증기압은 20°C 물 기준 2.339 kPa이며, 유체 종류·온도·고도에 따라 변경할 수 있습니다.
비속도(Ns = N√Q / H^0.75, N = 1450 RPM 가정)를 계산하여 적합한 임펠러 유형을 권고합니다: Ns < 20은 용적식, 20~80은 원심(방사형), 80~160은 혼류, 160 이상은 축류 펌프입니다. 권장 모터 용량은 IEC/NEMA 표준 모터 계열에서 Pe × 1.15(15% 안전 마진) 이상의 최소 표준 용량을 자동으로 선정합니다.
주요 기능
- 정적 수두와 마찰 수두 손실로 총 동적 수두(TDH) 계산
- 수력 동력 계산: Ph = ρgQH / 1000 (kW)
- 제동(축) 동력 계산: Pb = Ph / 펌프 효율
- 전기(모터 입력) 동력 계산: Pe = Pb / 모터 효율
- NPSHa 계산: 대기압, 증기압, 흡입 수두, 흡입 마찰 손실 반영
- 비속도(Ns) 계산 및 펌프 유형 권고(원심·혼류·축류·용적식)
- Pe × 1.15 이상 최소 표준 IEC/NEMA 모터 용량 자동 선정
- 모든 계산 공식(TDH, Ph, Pb, NPSHa)을 인터페이스에 직접 표시
자주 묻는 질문
총 동적 수두(TDH)란 무엇인가요?
TDH는 펌프가 유체에 가해야 하는 단위 중량당 총 에너지로, 유체 기둥의 미터(m) 단위로 표현됩니다. 흡입측과 토출측의 고도 차이(정적 수두)와 배관 및 피팅의 마찰 손실(마찰 수두)의 합입니다. TDH = 정적 수두 + 마찰 수두 손실. 펌프 선정의 가장 기본적인 파라미터입니다.
수력 동력·제동 동력·전기 동력의 차이는 무엇인가요?
수력 동력(Ph)은 유체에 실제 전달되는 유효 동력: Ph = ρgQH/1000 kW. 제동 동력(Pb)은 펌프 비효율을 고려한 축 입력 동력: Pb = Ph / η_pump. 전기 동력(Pe)은 모터 손실까지 고려한 전원 공급 동력: Pe = Pb / η_motor. 세 값은 Ph ≤ Pb ≤ Pe 순서입니다.
NPSHa는 무엇이며 왜 중요한가요?
NPSHa(유효 흡입 수두)는 펌프 입구에서 유체의 증기압 이상으로 유지되는 압력 여유입니다. NPSHa가 펌프 곡선의 필요 NPSHr보다 낮으면 유체가 국부적으로 기화하여 기포가 생성되고, 이것이 임펠러 내부에서 붕괴하는 캐비테이션이 발생합니다. 캐비테이션은 소음, 진동, 임펠러 침식을 유발합니다. NPSHa는 NPSHr보다 최소 0.5~1.0 m 이상 여유를 두어야 합니다.
비속도(Ns)란 무엇이며, 펌프 유형 선택에 어떻게 활용하나요?
비속도(Ns = N√Q / H^0.75)는 최적 임펠러 형상을 나타내는 무차원 지수입니다. Ns < 20: 고양정·저유량의 용적식 펌프. Ns 20~80: 가장 일반적인 방사형(원심) 펌프. Ns 80~160: 중양정·중유량의 혼류 펌프. Ns > 160: 저양정·고유량의 축류 펌프.
모터 용량에 왜 1.15 안전 계수를 적용하나요?
15% 안전 계수는 전압 변동, 주변 온도, 모터 노화, 설계점 이외의 운전 조건 등에 의한 여유를 확보하기 위함입니다. 계산된 전기 동력과 너무 근접한 모터를 선정하면 과부하로 인한 트립 위험이 있습니다. 표준 관행은 Pe × 1.15 이상의 최소 표준 모터 용량을 선정하는 것입니다.
물의 밀도는 얼마를 입력해야 하나요?
20°C 물의 밀도는 약 998 kg/m³(기본값)입니다. 80°C 열수는 약 972 kg/m³, 해수는 약 1025 kg/m³, 경질유는 800~870 kg/m³입니다. 수력 동력은 밀도에 정비례하므로 밀도가 10% 다르면 필요 동력도 10% 달라집니다.
마찰 수두 손실은 어떻게 추정하나요?
마찰 손실은 배관 직경, 길이, 재질(조도), 유속, 피팅에 따라 달라집니다. 저속 수계 시스템의 개략 추정값은 배관 100m당 1~3 m입니다. 정밀 계산에는 Darcy-Weisbach 공식이나 Hazen-Williams 공식을 사용하세요. 직관 손실에 밸브·엘보·피팅의 등가 길이를 더해 총 마찰 손실을 산출해야 합니다.
유량 단위는 무엇을 사용하나요?
유량은 m³/h(시간당 세제곱미터)를 입력합니다. 내부적으로는 m³/s(÷ 3600)로 변환하여 동력을 계산합니다. 단위 변환: 1 m³/h = 4.40 US GPM = 0.278 L/s. GPM으로 알고 있다면 4.40으로 나누면 m³/h가 됩니다.