[Pump 기초] TDH와 NPSH의 이해

Pump의 설계를 위해서 가장 기준이 되는 수치가 바로 Pump의 능력과 성능을 표현해주는 TDH와 NPSH일 것입니다. 오늘은 TDH가 무엇이고 어떻게 구하는지와 NPSHr과 NPSHa에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

[Pump 기초] Head를 압력으로 환산하는 방법

수두

일반적으로 1kg/cm3 압력의 물은 10m 올라간다고 판단합니다. 예를 들면 아래와 같습니다.  

1kg/cm3 => 10m

0.98 bar => 10m

14 bar => 142m

이런 식입니다.

 

TDH 란

TDH는 쉽게 말해 펌프 후단의 압력이나 수두를 말합니다. 다시 말해 TDH는 Total Dynamic Head로서 배관의 마찰손실 계산을 포함하여, fluid를 pumping 하기 위한 total equivalent height(압력에 상응하는 물 높이)를 말합니다. 발전소의 BFP 경우, deaerator가 위에 위치함으로 BFP에 가해지는 압력이 있습니다. TDH는 pump가 혼자 내야 되는 수두를 말하는 것이므로 pump 전단에 압력이 가해지는 경우는 pump discharge 압력에서 pump suction 압력을 빼야 순수 pump가 내야 하는 수두인 TDH가 되는 것입니다.

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TDH 계산

아래와 같이 계산됩니다.

• TDH = Static Height + Static Lift + Friction Loss
  • Static Height는 pump후단 배관까지 도달되는 최고 수두 (discharge head)
  • Static Lift는 pump에 도착하기 전에 올라가있는 물의 높이 (suction head)

만약 펌프 입출단의 diameter가 같고, 같은 elevation에서 측정되었다면, TDH는 단순하게 펌프 inlet과 outlet사이에 압력 수두 차이입니다.

 

NPSH

펌프의 전단에 압력이 너무 낮으면 펌프에 버블이 생겨서 펌프에 케비테이션이 생기게 됩니다. 이때 펌프 케비테이션이 발생하지 않는 최소 압력(수두)을 NPSHr이라고 합니다.

만약 NPSHr을 3 bar라고 한다면, 펌프 전단에 압력이 조금만 변화가 생겨도(낮아져도) 케비테이션이 발생함으로 안전율 개념으로 약 1.3(그때그때 다름) 정도를 곱해줘서 NPSH를 산정하는데 그 값을 NPSHa라고 부릅니다. 그럼 이 경우는 NPSHr = 3 bar, NPSHa = 3.9 bar가 되는 것입니다.

NPSHa는 펌프에서 케비테이션이 일어나지 않는 최소 압력(수두)이기 때문에 펌프 전단에는 NPSHa보다는 큰 압력(수두)이 걸리는 것이 좋습니다.