ISO 5660 기준에 따른 콘 히터 스케일이 복사 열유속의 공간 균일성에 미치는 영향

Effect of the Cone Heater Scale Compliant with the ISO 5660 Standard on Spatial Uniformity of Radiant Heat Flux

Bench scale 장치인 콘 칼로리미터를 통해 측정되는 질량감소율, 열발생률 및 총발열량과 같은 중요 물리량은 주로 단위 면적당의 값으로 활용된다. 따라서 콘 히터에서 시편으로 공급되는 복사 열유속의 균일성은 측정 결과의타당성 측면에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 ISO 5660에 근거한 콘 칼로리미터에 적용되는 콘 히터를 대상으로시편 표면의 위치에서 복사 열유속의 균일성이 평가되었다. ISO 5660-1에 근거한 Normal cone heater (NCH)는 중앙을기준으로 5 cm × 5 cm 영역에서의 ± 2% 이내의 균일성은 충족되지만, 시편의 모서리에 해당되는 위치에서 약 13%의 큰 편차를 갖는다. 또한 NCH의 사용 기간은 복사 열유속의 분포에 큰 영향을 주지 않는다. 반면에 ISO/TC 5660-4에 근거한 Large cone heater (LCH)는 시편의 전체 표면적(10 cm × 10 cm 영역)에 상당히 균일한 복사 열유속을 공급할 수 있음이 확인되었다.

Physical quantities such as mass loss rate, heat release rate, and total heat release are often measured through a conecalorimeter (a representative bench-scale apparatus) and are primarily considered as values per unit area. Hence, theuniformity of radiant heat flux supplied by the cone heater to the specimen is very important with respect to themeasurement results’ validity. In this study, on the basis of the ISO 5660 standard, the uniformity of radiant heat flux atthe specimen surface was evaluated for the cone heaters used with the cone calorimeter. It is observed that a normal coneheater (NCH) compliant with the ISO 5660-1 standard satisfies the requirement of uniformity within a range of ± 2% inthe central 5 cm × 5 cm area, but it has a large deviation of approximately 13% at the position corresponding to the edgeof the specimen. In addition, the duration of NCH usage does not significantly affect the distribution of radiant heat flux. Furthermore, it is observed that a large cone heater compliant with the ISO/TC 5660-4 standard can supplymoderately-uniform radiant heat flux over the entire surface area (10 cm × 10 cm) of the specimen.