[스크랩] 캐비테이션,수격작용, 서징현상 정리

◎ 캐비테이션(Cavitation)

유수 중에 어느 부분의 정압이 그때 물의 온도에 해당하는 증기압 이하로 되어 물이 증발을 일으키고 수중에 녹아있던 용존산소가 낮은 압력으로 인하여 기포가 발생하는 현상으로 공동현상이라고도 한다. 일반적으로 고체의 굴곡부에서 고속도의 흐름이 있을 때 발생하며 공동의 발생과 소멸은 연속적으로 생긴다.

 

< 방지책 >

- 기름 탱크내의 기름의 점도는 800ct를 넘지 않도록 할 것

- 흡입구 양정은 1m 이하로 할 것 즉, 펌프의 설치 높이를 될 수 있는 대로 낮추어 흡입을 짧게 한다.

- 흡입관 굵기는 유압펌프 본체의 연결구의 크기와 같은 것을 사용할 것

- 흡입관의 직경을 크게 하고 밸브, 플랜지 등 부속의 수를 적게 하여 손실수두를 줄인다.

- 펌프의 운전속도는 규정속도(3.4m/s) 이상으로 해서는 안 된다. 펌프의 회전수를 낮추어 흡입비속도를 적게 한다.

- 2대 이상의 펌프를 사용한다.

 

 

 

◎ 수격작용(Water Hammer)

펌프에서 물을 압송하고 있을 때에 정전 등으로 급히 펌프가 멈춘 경우와 수량 조절 밸브를 급히 개폐한 경우 등 관내의 유속이 급변하면 물에 심한 압력 변화가 생긴다. 관수로에 물이 흐를 때 밸브를 갑자기 막으면 순간적으로 유속은 0이 되고 이로 인해 압력 증가가 생기며 이는 관내를 일정한 전파속도로 왕복하면서 충격을 준다. 이러한 압력파의 작용을 수격작용이라 한다. 관수로에서 일정한 유속으로 물이 흐르고 있을 때 말단의 밸브를 닫으면 유속은 감소하게 되고 이에 따라 압력변화가 일어난다.  이때의 속도는 공기 중에서의 음파와 같이 물과 관의 탄성에 의해서 정해지는 일정한 전파속도 로서 관로 중에 전달되어 간다.

 

< 방지책 >

- 플라이휠을 붙여 관성효과를 이용, 회전수와 관내 유속의 변화를 느리게 한다.

- 서어지 탱크를 설치하여 축적된 에너지를 방출하거나 관내의 에너지를 흡수한다.

- 관 지름을 크게 하여 양액의 유속을 줄이고, 관성력을 떨어뜨린다.

- 송출구에 설치된 메인 밸브를 전자기와 유압장치에 의해 정전과 동시에 자동적으로 급속히 대부분을 닫아 버린 다음, 서서히 나머지 부분을 닫는 방법이 가장 널리 사용된다.

 

 

 

◎ 서어징 현상(Surging)

펌프를 운전할 때 송출압력과 송출유량이 주기적으로 변동하여 펌프입구 및 출구에 설치된 진공계, 압력계의 지침이 흔들리는 현상을 말한다. 밸브의 급작스런 개폐에 의한 수격작용을 완화하기 위해 압력수로와 압력관 사이에 자유수면(대기압을 접하는 수면)을 가진 조절수조를 설치하여 수로(수압관)를 일시적으로 폐쇄하면 흐르던 물이 서어지 탱크내로 유입하여 수원과 탱크사이의 수면이 상승한다. 이러한 진동현상을 서어징이라한다.

 

< 방지책 >

- 베인 혹은 안내깃의 출구 각도를 바꾸어주는 등 펌프의 특성을 변화

- 배수량을 늘이거나 임펠러 회전수를 바꾼다.

- 관경을 바꾸어 주어 유체의 유속을 변화시킨다.

- 배관계 내에 불필요한 공기탱크, 잔류공기를 제거한다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

※ 캐비테이션 부식(Cavitation Corrosion)

 

액체는 일정압력에서 가열되거나 일정온도에서 압력이 감소될 때 증기(Vapor) 혹은 기포(Babble or Cavity)가 생성된다. 이와 같이 일정온도에서 일어나는 현상을 캐비테이션이라 한다.

캐비테이션은 기포의 발생, 성장, 소멸되는 전과정을 말한다. 기포가 빠른 속도로 소멸 될 때는 약 60,000PSI(4225kg/cm^2) 크기의 충격파를 생성한다. 이런 캐비테이션이 금속 표면 가까이서 발생하면 기포의 소멸시 생기는 Hammering 효과에 의해서 캐비테이션 부식이 발생한다.

 

방지책 :

• 압력차이를 최소화하기 위해서 모양을 바꾼다
• 부식저항이 큰 물질로 대체한다
• 기포가 발생되는 자리에 표면을 매끄럽게 한다
• 고무나 플라스틱과 같이 탄력성 있는 재료로 금속부분을 코팅한다
• 음극방식을 행한다

[출처] 캐비테이션, 수격작용, 서징현상 정리|작성자 하늬바람

출처 : 초특급악당의 공부방

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