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1[건설기계설비기사 필기] 21년 1회차

토마계수 σ를 사용하여 펌프의 캐비테이션이 발생하는 한계를 표시할 때, 캐비테이션이 발생하지 않는 영역을 바르게 표시한 것은? (단, H는 유효낙차, Ha는 대기압 수두, Hv는 포화증기압 수두, Hs는 흡출고를 나타낸다. 또한 펌프가 흡출하는 수면은 펌프 아래에 있다.)

Ha-Hv-Hs ＞ σ×H

Ha+Hv-Hs ＞ σ×H

Ha-Hv-Hs ＜ σ×H

Ha+Hv-Hs ＜ σ×H

해설

토마계수 $\sigma$ 는 펌프의 캐비테이션 발생 한계를 나타내는 무차원 계수로, 펌프 흡입측에 실제로 남아 있는 유효 흡입수두를 유효낙차 $H$ 로 나눈 값이 이 한계값보다 커야 캐비테이션이 발생하지 않는다.

흡출 수면이 펌프보다 아래에 있으므로 흡출고 $H_s$ 만큼 물을 끌어올려야 하고, 대기압 수두 $H_a$ 에서 포화증기압 수두 $H_v$ 와 흡출고 $H_s$ 를 뺀 $H_a - H_v - H_s$ 가 유효 흡입수두가 된다.

따라서 캐비테이션이 발생하지 않는 조건은 $H_a - H_v - H_s > \sigma \times H$ 로 표시된다. 좌변이 이보다 작아지면 흡입측 압력이 포화증기압 부근까지 낮아져 기포가 발생하므로, 부등호의 방향과 항의 부호( $H_a$ 에서 $H_v$ , $H_s$ 를 빼는 것)가 판단의 핵심이다.

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