점도 처리, 압력 반응 및 애플리케이션
원심 펌프와 용적식 펌프의 세부 비교
| 특징 | 원심 펌프 | 양변위 펌프 |
|---|---|---|
| 효율성 | 점도의 영향을 받는 BEP에서의 최대 효율성 | 일정한 효율성 유지, 높은 점도 처리 |
| 점도 처리 | 점도가 낮은 엑셀, 점도가 높은 엑셀의 어려움 | 저점도에서는 어려움을 겪고, 고점도에서는 탁월한 성능을 발휘합니다. |
| 압력 반응 | 압력 변화에 민감하고 안정성에 어려움을 겪음 | 압력 변화를 효과적으로 처리하고 안정성을 제공합니다. |
| 애플리케이션 | 급수, HVAC, 관개 | 계량, 유압 시스템, 두꺼운 물질 이송 |
펌프는 제조 및 제약 등 많은 산업에서 사용됩니다. 펌프에는 원심 펌프와 양변위 펌프의 두 가지 주요 유형이 있습니다. 둘 중 하나를 선택할 때 원심 펌프는 회전하는 임펠러를 사용하여 유체의 속도를 증가시키는 운동 에너지를 생성한다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 반대로 양변위 펌프는 유체를 캐비티 안으로 끌어들인 다음 흡입을 통해 밖으로 밀어냅니다. 전 세계 산업용 펌프 시장 규모는 2020년에 약 700억 달러였으며 2025년에는 850억~900억 달러에 달할 것으로 예상됩니다. 이 블로그 게시물에서는 이 두 가지 유형의 펌프와 그 응용 분야 및 고유한 기능을 심층적으로 비교합니다.
참조 비디오
정의 및 작동 원리
원심 펌프
정의: 회전 운동 에너지를 유체 역학 에너지로 변환하여 유체를 이동하도록 설계된 기계 장치로, 회전 임펠러를 사용하여 나중에 압력이 되는 유체의 속도를 증가시킵니다.
작동 원리: 이 유형의 펌프 시스템에서는 위의 왼쪽 그림(1)과 같이 전기 모터 구동 고속 회전으로 인해 액체가 아이(2)를 통해 유입되면 원심력을 부여하여 곡선형 베인을 통해 물을 밖으로 밀어내어 속도를 증가시킨 후 볼류트 케이싱 또는 디퓨저 섹션으로 들어가 고속 흐름이 고압 수두로 변환되어 출구 포트(3)에서 지속적으로 배출됩니다.
포지티브 변위 펌프
정의: 유체를 고정된 부피에 가둬서 토출관으로 강제로 이동시키는 기계 장치, 즉 로터리 또는 왕복식 기술, 로터리는 메시 부품을 사용하고 왕복식은 피스톤 플런저 다이어프램 등을 사용합니다.
작동 원리: 유체가 캐비티로 흡입되어 기어 로브 등과 같은 특정 수단을 사용하여 전달 측을 통해 기계적으로 변위되며, 일반적으로 회전식 펌프라고 하지만 왕복식 펌프의 경우 피스톤 또는 다이어프램으로 바깥쪽으로 밀려나는 챔버 내부에 일정량의 액체를 가두어 작동하므로 압력이 변하더라도 거의 일정한 유속을 보장합니다. 양변위 펌프는 점성이 높은 유체를 쉽게 처리할 수 있으며 가변 압력 조건에서도 사용하기에 적합합니다.
효율성 비교
원심 펌프
다양한 조건에서의 효율성: 원심 펌프는 최고 효율 지점(BEP)에서 정점에 이르는 효율 곡선을 가지고 있습니다. 이 지점은 기계가 가장 효과적으로 작동하는 지점을 나타냅니다. BEP에서 멀어질수록 효율은 크게 감소합니다. 점도가 높은 유체는 이러한 유형의 효율에 부정적인 영향을 미치는데, 이는 액체가 두꺼울수록 저항이 증가하여 더 높은 유량을 유지하지 못하기 때문입니다.
효율성에 영향을 미치는 요인: 원심 펌프가 얼마나 잘 작동하는지에 영향을 미치는 요인은 여러 가지가 있지만, 임펠러 설계가 제대로 이루어지지 않으면 이러한 장치가 위치한 캐비티로 이어지는 통로 내에서 와류 형성으로 인해 작동 중에 에너지 손실이 발생할 수 있으므로 임펠러 주변에서 원활한 흐름 상태를 유지해야 하며, 고속은 마모를 가속화하여 장기적으로 전반적인 효율성을 감소시키기 때문에 펌프 속도도 고려해야 합니다. 밀도 또한 더 많은 동력이 필요한 밀도가 높은 유체를 이동시키는 반면 두꺼운 유체는 흐름에 저항하므로 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.
포지티브 변위 펌프
다양한 조건에서의 효율성
포지티브 변위 펌프는 다양한 조건에서 거의 일정한 효율을 제공합니다. 이 펌프는 점도가 높은 유체를 효과적으로 처리할 수 있으므로 오일이나 수지와 같은 무거운 물질이 포함된 응용 분야에 사용하기에 적합합니다. 원심 펌프와 달리 항상 일정한 유량을 공급하지 않는 용적식 펌프는 압력의 변화에도 불구하고 항상 동일한 양의 액체를 공급합니다. 이러한 특성 덕분에 압력의 변동이 있더라도 탁월한 성능을 보장합니다.
효율성에 영향을 미치는 요인
양변위 펌프의 효율을 결정하는 몇 가지 요소가 있습니다. 챔버의 설계와 움직이는 부품의 정밀도가 이를 위해 중요한 역할을 합니다. 잘 설계된 부품은 내부 누출을 최소화하여 내부에서 적절한 유체 전위가 이루어지도록 도와줍니다. 효율성은 취급하는 유체의 종류에 따라 영향을 받을 수도 있습니다. 이러한 장치는 점도가 높은 유체에서 가장 잘 작동하는 반면 점도가 낮은 유체에서는 성능이 저하됩니다. 또한 최적의 작동 상태를 유지하기 위해 정기적으로 서비스를 받아야 하며, 마모된 부품을 적시에 교체할 수 있도록 항상 윤활유를 잘 발라주어야 합니다.
다양한 유체 점도 처리
원심 펌프
저점도 유체에서의 성능
원심 펌프는 점도가 낮은 유체에서 그 진가를 발휘합니다. 이는 이러한 액체가 임펠러를 향해 큰 저항 없이 쉽게 움직일 수 있는 임펠러 설계 때문입니다. 이 기계를 사용하여 물이나 묽은 오일을 펌핑하면 무게가 가벼워 마찰이 적기 때문에 부드럽게 흐르기 때문에 경로를 따라 속도 변화가 자주 발생하더라도 헤드가 다시 움직이기 위해 가장 많은 에너지를 투입해야 하는 출구 지점에서부터 탱크 사이에 연결된 배출구 배관으로 이어지는 깔때기 모양의 유입관이 이전에 채우고 남은 빈 공간을 채우기 시작한 후 일정 시간이 경과하여 도달한 용량 수준까지 작동 내내 높은 효율을 유지합니다. 임펠러의 마찰 항력이 감소하여 항상 최적의 유속을 유지할 수 있습니다.
고점도 유체에서의 성능
원심 펌프의 주요 문제는 점도가 높은 유체를 처리해야 할 때 발생합니다. 이러한 경우 유체의 두께가 증가하여 유체 내에서 임펠러의 회전에 작용하는 마찰 항력이 증가하여 상당한 양의 에너지 손실이 발생하여 펌프 효율이 상당히 감소하여 무거운 특성으로 인한 저항에 맞서 기계를 통해 더 큰 힘이 필요한 특정 조건에서 이러한 유형의 액체에 필요한 원하는 유량과 압력 수두를 더 이상 유지할 수 없습니다. 이는 직경은 같지만 물로만 채워진 더 긴 길이의 얇은 파이프에 비해 좁은 파이프를 통해 시럽이나 두꺼운 오일을 펌핑하는 것과 동일한 저항 증가로 인해 더 많은 작업을 수행해야 하기 때문에 발생합니다. 포지티브 변위 펌프
저점도 유체에서의 성능
양변위 펌프는 점도가 낮은 유체에서 작동하기 어렵습니다. 정량의 액체를 가두고 밀어내는 구조이기 때문입니다. 물과 같은 액체는 얇기 때문에 움직이는 부품을 쉽게 통과하여 펌프가 일정한 유량을 유지할 수 없기 때문에 비효율적입니다. 이러한 장치는 두꺼운 물질에 사용할 때 더 잘 작동합니다. 더 얇은 유체에서는 누출이 더 두드러져 전반적인 성능에 영향을 미칩니다.
고점도 유체에서의 성능
용적식 펌프는 점성이 높은 액체와 함께 사용하도록 설계되었습니다. 오일이나 수지와 같은 고점도 물질은 압력 변동 단계에서 주변의 변화에 관계없이 항상 거의 동일한 속도를 가지기 때문에 양변위 펌프를 통해 원활하게 흐르며, 특히 유지보수 기간 중 한 대가 고장 나더라도 지속적인 공급을 보장하는 백업 시스템 없이 단독으로 설계된 경우 다른 유형이 실패할 수 있는 압력 변동 단계에서 이러한 종류의 물질을 효율적으로 다룰 수 있습니다.
압력 안정성
원심 펌프는 압력 안정성을 유지하는 데 문제가 있습니다. 임펠러가 회전하는 속도에 따라 압력 출력이 결정됩니다. 속도가 변하면 그에 상응하는 압력 변화가 발생합니다. 이러한 안정성의 부족은 특정 작업 및 공정 중에 압력을 신중하게 제어해야 하는 산업에서 문제를 일으킬 수 있습니다. 따라서 이러한 산업에서는 안정적이거나 일정한 압력을 보장하기 위해 원심 펌프의 대안을 찾는 경우가 많습니다.
포지티브 변위 펌프
압력 변화에 대한 대응
포지티브 변위 펌프는 압력 변화에 잘 대응합니다. 이러한 기계는 압력의 변화에 관계없이 거의 일정한 유량을 유지합니다. 즉, 갇힌 유체의 양이 항상 균일하게 배출되도록 보장합니다. 이러한 이유로 양변위 펌프는 압력 변동이 잦은 곳에서 가장 잘 작동합니다.
압력 안정성
포지티브 변위 펌프는 압력에 대해 더 우수하거나 더 높은 수준의 안정성을 보장합니다. 이는 유체를 기계적으로 가두고 변위시켜 가압 유체의 일관된 출력을 제공함으로써 이루어지며, 펌핑되는 액체의 점도와 밀도는 성능에 영향을 미치지 않습니다. 이러한 이유로 다양한 조건에서 다양한 유형의 유체를 정밀하게 제어해야 하는 많은 산업에서 포지티브 변위식 펌프를 선호합니다.
일반적인 애플리케이션
원심 펌프
일반적인 용도
원심 펌프의 광범위한 응용 분야는 저점도 유체를 효율적으로 처리할 수 있기 때문입니다. 원심 펌프는 에너지 낭비 없이 대량의 물을 이동할 수 있기 때문에 급수 시스템에 사용하기에 적합합니다. HVAC 시스템은 물을 순환시키고 건물 내 온도 설정을 유지하기 위해 이러한 장치를 사용하며, 관개 시스템은 광활한 농경지에 고르게 분배하는 데 필요한 높은 유량을 제공하기 때문에 관개 시스템에도 유용합니다.
업계 사례
다양한 분야에서 일상적인 작업을 위해 원심 펌프에 크게 의존하고 있으며, 화학 공장은 화학 물질을 한 곳에서 다른 곳으로 옮길 때 이 기계를 광범위하게 사용하고, 주스, 우유 등과 같은 묽은 액체를 운반해야 하는 식품 가공 공장에서는 원심력이 주로 작용하며, 석유 및 가스 산업은 석유 제품을 이동하고 정유소를 관리하는 데 이 장비에 의존하며, 지자체는 폐수 관리 목적으로 수처리 공장에 설치되어 있습니다.
포지티브 변위 펌프
일반적인 용도
양변위 펌프는 특히 점성이 높은 유체를 다룰 때 정확한 유량 제어가 필요한 상황에서 사용되며, 이러한 유형의 기계는 정확한 양의 액체를 일관되게 공급할 수 있기 때문에 계량 / 주입 응용 분야에서 훌륭하게 작동하며 유압 시스템은 이러한 종류의 펌프를 사용하여 다양한 유형의 기계에 동력을 공급하는 데 필요한 고압을 생성하며 수지, 오일, 시럽 등과 같은 두꺼운 물질을 이송하는 산업은 이러한 재료를 취급 할 때 이러한 장치가 나타내는 효율성 신뢰성으로 인해 양변위 펌프를 선호합니다.
업계 사례
제약 제조 회사에서 펌프는 의약품 활성 성분이 올바르게 투여되도록 하는 중요한 역할을 하며, 페인트 코팅 공장에서는 페인트, 니스 등과 같은 무거운 액체의 이동을 돕기 때문에 펌프가 없으면 원활하게 운영할 수 없으며, 식품 가공 공장에서는 특히 초콜릿 꿀 반죽 생산 라인에 이러한 장치가 필요하며, 화장품 업계에서는 일정한 유량을 위해 양변위 펌프를 사용하여 크림 로션 젤을 제조하는 것이 필요합니다.
펌프를 선택할 때는 애플리케이션의 특정 요구 사항과 기능을 고려하세요. 유량이 많고 점도가 낮은 상황에서는 원심 펌프가 유리할 수 있습니다. 양변위 펌프는 점도가 높은 유체와 일정한 유속이 필요한 응용 분야에 가장 적합합니다. 이러한 차이점을 알면 적절한 펌프를 선택하는 데 도움이 되며, 결과적으로 산업 운영 중 효율성과 신뢰성을 높일 수 있습니다.
