일반적인 펌프 용어 소개 (6) – 펌프 캐비테이션 이론

펌프의 캐비테이션: 이론 및 계산

캐비테이션 현상 개요
액체의 기화압은 액체의 증발 압력(포화 증기압)입니다. 액체의 기화압은 온도와 관련이 있으며, 온도가 높을수록 기화압도 커집니다. 실온(20℃)의 깨끗한 물의 기화압은 233.8Pa이고, 100℃의 물의 기화압은 101296Pa입니다. 따라서 실온(20℃)의 깨끗한 물은 기화하기 시작하는데, 이때 기화압은 233.8Pa까지 낮아져야 합니다.
액체의 압력이 특정 온도에서 기화압까지 낮아지면 액체에서 기포가 생성되는데, 이를 캐비테이션이라고 합니다. 하지만 기포 내의 증기는 실제로 순수한 수증기가 아니라 용해된 기체(주로 공기) 또는 핵의 형태로 포함되어 있습니다.
캐비테이션 과정에서 생성된 기포가 고압으로 흐르면 부피가 줄어들거나 심지어 터져 버립니다. 압력 상승으로 인해 액체 속에서 기포가 사라지는 이 현상을 캐비테이션 붕괴라고 합니다.

펌프에서 발생하는 캐비테이션 현상
펌프 작동 중, 오버플로우 부분(일반적으로 임펠러 블레이드 입구 뒤쪽)의 특정 부위에서, 펌핑되는 액체의 절대 압력이 현재 온도에서의 기화 압력까지 떨어지면 액체가 기화되어 증기와 기포가 발생합니다. 이 기포들은 액체와 함께 이동하다가 특정 고압에 도달하면 주변의 고압 액체에 의해 급격히 수축되거나 파열됩니다. 기포가 파열될 때, 액체 입자들이 고속으로 기포 내부를 채우면서 서로 충돌하여 수격 현상을 일으킵니다. 이러한 현상이 고체 벽면에서 발생할 경우, 오버플로우 부품에 부식 손상을 초래할 수 있습니다.
이 과정은 펌프 캐비테이션 현상입니다.

펌프 캐비테이션의 영향
소음과 진동을 발생시킨다
과전류 부품의 부식 손상
성능 저하