이번 포스팅에서는 본인의 주된 블로그 작성 목적인 소방기술사 합격 위한 공부 때문에 이 블로그를 운영하는 것이었기에 초심으로 돌아가서 많은 소방기술사 공부하시는 분들과 함께 소방기술사에 잘 출제될 만한 내용들 위주로 정리해보고자 하는 마음에서 글을 적는다.
이번 시간에는 그 중에서 공동현상 (캐비테이션, Cavitation)에 대해서 정리해보았다. 함께 공부하시는 분들에게 조금이라도 도움이 되었으면 하는 개인적인 바람이다.
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[ 공동현상 (Cavutation, 캐비테이션) ]
1. 개요
1) 펌프 운전시 펌프 흡입구 측에서 배관내 압력이 부분적으로 포화수증기압 이하로 하락하는 경우가 있다.
2) 이때 흡입측 배관내 물이 증발하여 기포(공기방울)가 발생하는데, 이러한 현상을 공동현상이라고 한다.
3) 흡입측 배관내 공동현상이 발생 시 펌프는 정상적으로 물을 흡입 불가 하게 되어 화재시 소화에 실패로 이어질 수 있다.
2. 발생메카니즘
1) NPSHav < NPSHre
NPSHav：유효흡입양정(m), NPSHre : 필요흡입양정(m)
P：수면에 작용하는 절대압력(kgf/m2), N : 임펠러의 회전속도(rpm),
Pv：포화증기압(kgf/m2), Q：토출량(m3/min),
Ph：흡입측 배관의 마찰손실압력(kgf/m2), Ns： 비속도(rpm),
h：흡입 실양정(m)
r : 비중량(㎏f/m3),
2) 기포 발생
(1) 물의 압력이 포화 증기압 이하로 내려가면 증발하게 되어 기포가 발생한다.
3. 문제점 -> 암기법 : 소곡침양
1) 소화 성능 저하
(1) 공동현상이 발생하면 규정 방사압, 방사량이 부족해지고 그 영향으로 소화에 실패할 수 있다.
(2) 즉, 옥내 소화전 경우 방사거리가 짧아지고, 스프링클러의 경우 살수 밀도가 낮아진다.
2) 펌프 효율 저하
(1) 공동현상이 펌프 안내깃 부근에서 발생될 경우 펌프는 물을 효율적으로 가압 하여 송수하지 못하게 되므로 효율이 저하된다.
3) 시스템 안정성 저하
(1) 공동현상에 의해 발생된 기포가 펌프 토출지점에서 터지면 충격, 진동, 소음의 원인이 된다.
(2) 또한, 충격 심할 경우 펌프 임펠러가 손상되고, 배관이 침식, 파손되면 소화수를 공급할 수 없게 된다.
이를 양수블능 상태라고 한다.
4. 방지대책
1) NPSHav > NPSHre
- 펌프내 포화수증기압 이하 부분이 발생하지 않도록 한다.
2) NPSHav 높이는 방법
NPSHav = P/r – Pv/r – Ph/r ± h
(1) Ph/r 를 낮추어 손실수두를 작게 한다.
(2) h 인 펌프의 설치높이를 가능한 낮추어 흡입양정을 짧게 한다.
3) NPSHre 낮추는 방법 - 비속도 공식 이용 방법
(1) 양 흡입 펌프를 사용하여 Q를 Q/2로 낮춘다.
(2) 펌프선정시 가 충분히 작은 모델을 선정한다.
※ Air Binding 현상
원심펌프에서 발생하는 현상으로 펌프내에 공기가 차있으면 공기의 밀도는 물의 밀도보다 작으므로 공기가 물의 위에 있게 되어 수두를 감소시켜 송액이 되지 않는 현상으로 펌프 작동전 공기를 제거하거나 또는 자동공기제거 펌프를 사용해야 한다.
※ Air Lock 현상
압력수조와 옥상수조를 연결하여 공통의 토출배관으로 물을 소화설비에 공급하는 경우, 압력수조로 부터소화수가 모두 공급된 후 잔류된 공기압력으로 인해 옥상 수조의 물이 소화설비로 공급되지 못하는 현상을 말한다.
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건축가 주원태
부천대학교 건축과에서 건축을 전공하고 홍익대학원 도시계획과 석사과정에서 수학을 하였다. 서인건축, 삼우설계등에서 실무를 거치고 건축시공이나 인테리어 설계까지 경험하였다. 부동산개발도 접근을 함으로써 28년차 건축가 활동으로 국한된 건축이 아니라 다방면에 관심을 가졌고 2020년부터는 동생 소설가 주원규와 함께 문화 및 컨텐츠, 건축프로젝트그룹인 스토리원(Story one)을 설립하고 지금까지 건축, 인테리어와 더불어 소설, 영화, 드라마 및 IP분야까지 폭넓게 활동해오고 있다. 저서로는 [수인의 건축] [집과 연필, 비례이거나 반비례거나]등이 있다.
문의 : bstudio012@gmail.com 이나 010-9162-6135(문자요망)
스토리원 홈페이지 --> http://www.story-one.co.kr
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