KR101955483B1 - Thermocouple module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열전대를 이용한 온도 측정오차 보정계수 산출 장치 및 방법과 이를 위한 열전대 모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 열전대를 이용한 온도 측정시 수반되는 오차를 보정하기 위한 보정계수를 산출하기 위한 장치 및 방법과 이를 위한 열전대 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for calculating a temperature measurement error correction coefficient using a thermocouple, and more particularly to an apparatus and a method for calculating a correction coefficient for correcting an error involved in temperature measurement using a thermocouple And a thermocouple module for the same.
두 개의 서로 다른 금속도선의 양끝을 연결하여 폐회로를 구성하고 양단에 온도 차이를 주면 두 접점 사이에 전위차가 발생하며, 이를 열전현상(Thermo-electric effect) 또는 제베크(Seebeck) 효과라고 한다. 이때 발생한 전위차를 열기전력이라 한다. 이 열기전력의 크기와 극성은 양단의 온도와 2개의 금속선의 조합에 의해 결정되며, 금속선의 굵기와 길이에는 큰 영향을 받지 않는다. 이러한 현상을 이용하는 것이 열전온도계 또는 열전대(Thermocouple)라고 한다. When a closed circuit is formed by connecting two ends of two different metal conductors and a temperature difference is applied to both ends, a potential difference is generated between the two contacts, which is called a thermo-electric effect or a Seebeck effect. The potential difference generated at this time is called the open power. The magnitude and polarity of this thermoelectric power is determined by the combination of the two temperatures and the two metal wires, and is not greatly affected by the thickness and length of the metal wire. Such a phenomenon is referred to as a thermocouple or a thermocouple.
최근 광학 및 이미지 처리 기법의 발전으로 다양한 비접촉식 온도 측정방식이 개발되고 있으나, 사용의 편의성 및 경제성 그리고 측정 정확도의 차원에서 열전대를 이용한 접촉식 방식은 학술적 및 실용적 분야에서 널리 적용되고 있다. 또한 자체적으로 0.1~1%의 오차를 가지며, 빠른 응답속도로 인해 대부분의 산업현장 및 고온 실험연구에 적용되고 있다. Recently, a variety of noncontact temperature measurement methods have been developed due to advances in optical and image processing techniques. However, in view of ease of use, economical efficiency, and measurement accuracy, a contact method using a thermocouple has been widely applied in academic and practical fields. In addition, it has an error of 0.1 ~ 1% by itself and is applied to most industrial field and high temperature experimental research due to its fast response speed.
온도 측정범위 및 온도에 따른 기전력의 선형성 등을 고려하여 다양한 종류의 열전대가 사용되고 있다. Various types of thermocouples are used in consideration of the linearity of the electromotive force depending on the temperature measurement range and the temperature.
특히 화재 및 연소분야에서는 크로멜(Chromel)과 알루멜(Alumel)의 두 금속을 적용하여 섭씨 기준 0~1200도의 온도 범위의 측정이 가능한 K-type 열전대가 널리 사용되고 있다. In particular, K-type thermocouples, which are capable of measuring temperatures in the range of 0 to 1200 degrees Celsius, are widely used in the fire and combustion fields by applying two metals, Chromel and Alumel.
두 금속선의 고온 접합부를 비드(Bead)라 부르며, 비드의 노출 유무에 따라 노출 비드형(또는 선단 노출형)과, 비드를 보호하기 위한 다양한 방식의 보호대 외피가 적용된 열전대로 분류될 수 있다. The high temperature junction of the two metal wires is called a bead and can be classified as an exposed bead type (or tip exposed type) depending on whether or not the bead is exposed, and a thermocouple to which various types of protector sheaths are applied to protect the bead.
노출 비드형 열전대는 고온, 고압 및 부식이 존재하는 공간에서 사용할 때 비드의 손상이 발생할 수 있지만, 온도 변화에 따른 응답속도가 빠르기 때문에 시간에 따른 온도변화의 현상이 중요한 화재 및 연소분야에서 주로 사용되고 있다. Exposed bead type thermocouples can cause bead damage when used in high temperature, high pressure and corrosive space. However, due to the rapid response speed due to temperature change, it is mainly used in fire and combustion fields where the phenomenon of temperature change over time is important have.
화재 및 연소 분야에서 기체의 온도 측정을 위한 열전대가 설치될 때, 고온 기체에 의해 열전대 비드는 대류 열전달에 의해 온도가 상승하게 된다. When a thermocouple is installed in the fire and combustion field to measure the temperature of the gas, the temperature of the thermocouple bead is raised by convective heat transfer by the hot gas.
그러나 만약 열전대가 설치된 위치의 주위에 높은 열원이 존재한다면 이곳으로부터의 복사 열전달에 의해 열전대 비드는 근처 기체의 온도보다 높은 온도를 측정하게 된다. However, if there is a high heat source around the location where the thermocouple is installed, the thermocouple bead will measure the temperature above the temperature of the nearby gas by radiative heat transfer from this location.
특히 밀폐 또는 반밀폐 공간에서 화재가 발생된 경우를 고려해보면, 화재로 인하여 고온의 연소 생성물은 천장에서부터 바닥면으로 점차 하강하게 되며, 이 고온 상층부는 바닥면에 높은 복사열을 공급하게 된다. In particular, when a fire occurs in an enclosed or semi-enclosed space, the hot combustion products gradually descend from the ceiling to the floor due to the fire, and this high-temperature upper part provides high radiant heat to the floor.
개구부(Opening, 문 또는 창문) 근처에서는 외기가 유입되기 때문에 실제 기체온도는 상온에 가깝지만, 고온의 천장 또는 벽면으로부터의 복사 열전달에 의해 이 위치에 설치된 열전대는 실제 기체 온도보다 매우 높은 온도를 측정하게 된다. The actual gas temperature is close to room temperature because of the inflow of ambient air near the opening (door or window), but the thermocouple installed at this location due to radiative heat transfer from the ceiling or wall of the high temperature measures the temperature much higher than the actual gas temperature do.
선행 연구결과를 살펴보면, 구획화재 실험에서 복사열에 의한 열전대의 측정오차는 열전대 비드 근처의 기체온도가 낮을 때 그리고 주위의 복사열(또는 복사 열유속, Radiative heat flux, kW/m2)의 공급량이 많을 때 측정오차가 더욱 증가되는 것으로 알려져 있다. The results of previous research show that the measurement error of thermocouple due to radiant heat in the compartment fire test is lower when the gas temperature near the thermocouple bead is low and when the supply of radiant heat flux (radiant heat flux, kW / m 2 ) It is known that the measurement error is further increased.
이러한 이유로 복사열에 의한 열전대 측정오차의 보정을 위한 다양한 방식이 제안되고 있다. For this reason, various methods for correcting thermocouple measurement errors due to radiant heat have been proposed.
그러나, 밀폐 또는 반밀폐된 화재공간에서 시간 및 공간에 따라 급변하는 파라미터들을 정의하여 오차를 보정하는 것은 매우 어렵다. 또한 측정값의 정확도를 향상시키기 위해 여러 부속 장치들도 제안된 바 있으나 구조가 매우 복잡하고 고비용이어서 현장에 적용하기는 쉽지 않은 실정이다.However, it is very difficult to correct errors by defining parameters that change rapidly in time or space in a closed or semi-closed fire space. In order to improve the accuracy of the measured values, various accessories have been proposed, but the structure is very complicated and expensive, so it is not easy to apply to the field.
본 발명의 발명자는 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 오랫동안 연구하고 시행착오를 거친 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present invention have studied for a long time to solve these problems, and after trial and error, have come to complete the present invention.
본 발명의 실시예는 밀폐 및 반밀폐 공간의 화재 및 연소 환경에서 높은 주위 복사열이 존재할 때, 이 복사열에 의한 온도 측정오차를 최소화할 수 있는 실용적이면서 심플한 구성을 갖는 열전대를 이용한 온도 측정오차 보정계수 산출 장치 및 방법과 이를 위한 열전대 모듈을 제공한다.Embodiments of the present invention provide a thermo-measurement error correcting coefficient using a thermocouple having a practical and simple structure that minimizes a temperature measurement error caused by radiant heat when a high ambient radiant heat exists in a fire and combustion environment in a closed and semi-closed space. And a thermocouple module for the same.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.On the other hand, other unspecified purposes of the present invention will be further considered within the scope of the following detailed description and easily deduced from the effects thereof.
본 발명의 실시예에 따른 열전대를 이용한 온도 측정오차 보정계수 산출 장치는 중공 구조의 쉴드부; 상기 쉴드부로 소정의 온도와 유속을 갖는 기체를 유입시키는 기체 유입부; 상기 쉴드부 내의 기체에 대해 소정의 복사열 유속을 갖는 복사열을 공급하는 복사열 공급부; 상기 쉴드부의 내벽에 밀착되도록 장착되어 상기 쉴드부 내의 내부벽면 온도를 측정하는 제1 열전대; 상기 쉴드부의 중공에 위치하도록 장착되어 상기 쉴드부 내의 상기 복사열을 공급받은 기체 온도를 측정하는 제2 열전대; 및 상기 유입되는 기체의 온도와 유속, 상기 공급되는 복사열의 유속, 상기 제1 열전대의 측정 온도 및 상기 제2 열전대의 측정 온도에 기초하여 보정계수를 산출하는 처리부;를 포함할 수 있다. The apparatus for calculating a temperature measurement error correction coefficient using a thermocouple according to an embodiment of the present invention includes: a shield part of a hollow structure; A gas inflow portion for introducing a gas having a predetermined temperature and a flow rate into the shield portion; A radiant heat supply unit for supplying radiant heat having a predetermined radiant heat flux to the gas in the shield portion; A first thermocouple mounted in close contact with an inner wall of the shield portion to measure an inner wall surface temperature of the shield portion; A second thermocouple mounted to the hollow portion of the shield portion to measure the temperature of the gas supplied with the radiant heat in the shield portion; And a processor for calculating a correction coefficient based on the temperature and the flow rate of the introduced gas, the flow rate of the supplied radiant heat, the measured temperature of the first thermocouple, and the measured temperature of the second thermocouple.
상기 기체 유입부는, 팬; 및 상기 팬으로부터 연장되고, 상기 기체를 가열하는 히터가 구비된 제1 파이프;를 포함할 수 있다. The gas inlet includes a fan; And a first pipe extending from the fan and having a heater for heating the gas.
상기 제1 파이프는, 상기 팬으로부터 제1 방향으로 연장하는 제1 연장부; 및 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 연장하는 제2 연장부;를 포함하고, 상기 히터는 상기 제1 연장부에 코일 형태로 구비될 수 있다. The first pipe includes: a first extension extending from the fan in a first direction; And a second extension extending in a second direction intersecting the first direction, wherein the heater may be provided in the form of a coil in the first extension.
상기 제2 연장부로부터 상기 제2 방향으로 연장되고, 상기 쉴드부 및 상기 복사열 공급부가 장착되는 제2 파이프;를 더 포함하되, 상기 제2 파이프는, 상기 제2 연장부에 연결된 제1 부분; 상기 쉴드부 및 상기 복사열 공급부가 장착되는 제2 부분; 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 이격시키는 제3 부분;을 포함하고, 상기 제1 부분에 상기 쉴드부로 유입되는 기체의 온도를 측정하는 온도측정부 및 상기 쉴드부로 유입되는 기체의 유속을 측정하는 유속측정부가 구비될 수 있다. And a second pipe extending from the second extending portion in the second direction and having the shield portion and the radiant heat supply portion mounted thereto, wherein the second pipe includes: a first portion connected to the second extending portion; A second portion on which the shield portion and the radiation heat supply portion are mounted; And a third portion for separating the first portion and the second portion, wherein the first portion includes a temperature measuring portion for measuring a temperature of a gas flowing into the shield portion, and a second portion for measuring a flow rate of the gas flowing into the shield portion A flow velocity measuring unit for measuring the flow velocity can be provided.
상기 온도측정부는 2 이상의 열전대를 포함하고, 상기 유속측정부는 상기 온도측정부와 상기 복사열 공급부 사이에 배치될 수 있다. The temperature measuring unit may include two or more thermocouples, and the flow rate measuring unit may be disposed between the temperature measuring unit and the radiant heat supplying unit.
본 발명의 실시예에 따른 열전대를 이용한 온도 측정오차 보정계수 산출 방법은 중공 구조의 쉴드부로 소정의 온도와 유속을 갖는 기체를 유입시키는 단계; 상기 쉴드부 내의 상기 기체에 대해 외부로부터 소정의 복사열 유속을 갖는 복사열을 공급하는 단계; 상기 쉴드부 내의 내부벽면 온도를 제1 열전대를 이용하여 측정하고, 상기 쉴드부 내의 상기 복사열을 공급받은 기체 온도를 제2 열전대를 이용하여 측정하는 단계; 및 상기 유입되는 기체의 온도와 유속, 상기 공급되는 복사열의 유속 및 상기 측정된 내부벽면 온도에 기초하여 보정계수를 산출하는 단계;를 포함할 수 있다. A method for calculating a temperature measurement error correction coefficient using a thermocouple according to an embodiment of the present invention includes the steps of introducing a gas having a predetermined temperature and a flow rate into a shield portion of a hollow structure; Supplying radiant heat having a predetermined radiant heat flux from the outside to the gas in the shield portion; Measuring the temperature of the inner wall surface in the shield portion using the first thermocouple and measuring the temperature of the gas supplied with the radiant heat in the shield portion using the second thermocouple; And calculating a correction coefficient based on the temperature and the flow rate of the introduced gas, the flow rate of the supplied radiant heat, and the measured inner wall surface temperature.
본 발명의 실시예에 따른 열전대 모듈은 제1 방향으로 연장하는 중공 구조의 쉴드부; 상기 쉴드부의 내벽에 밀착되도록 장착되어 상기 쉴드부의 내벽의 온도를 측정하는 제1 열전대; 및 상기 쉴드부의 중공 가운데에 위치하도록 장착되어 상기 쉴드부 내에 존재하는 기체의 온도를 측정하는 제2 열전대;를 포함할 수 있다. A thermocouple module according to an embodiment of the present invention includes: a shield portion of a hollow structure extending in a first direction; A first thermocouple mounted in close contact with the inner wall of the shield portion to measure a temperature of the inner wall of the shield portion; And a second thermocouple mounted to the center of the hollow portion of the shield portion to measure a temperature of the gas present in the shield portion.
상기 쉴드부는 소정의 직경을 갖는 원통형 파이프일 수 있다. The shield portion may be a cylindrical pipe having a predetermined diameter.
상기 쉴드부에는 표면을 따라 다수의 관통홀이 형성되고, 상기 다수의 관통홀은 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 상기 쉴드부를 관통할 수 있다. The shield portion may have a plurality of through holes formed along the surface thereof, and the plurality of through holes may penetrate the shield portion in a second direction crossing the first direction.
상기 다수의 관통홀은, 상기 쉴드부의 제1 부분에 형성되는 제1 관통홀들; 및 상기 쉴드부의 상기 제1 부분과 이격된 제2 부분에 형성되는 제2 관통홀들;을 포함하고, 상기 제1 열전대의 비드 및 상기 제2 열전대의 비드는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 이격시키는 제3 부분에 위치할 수 있다. The plurality of through holes may include first through holes formed in a first portion of the shield portion; And second through holes formed in a second portion of the shield portion spaced apart from the first portion, wherein a bead of the first thermocouple and a bead of the second thermocouple are formed between the first portion and the second portion, In a third portion which separates the first and second portions.
상기 쉴드부는, 일단에 인접하는 제1 부분; 타단에 인접하는 제2 부분; 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 이격시키는 제3 부분;을 포함하고, 상기 제1 열전대의 비드 및 제2 열전대의 비드는 상기 제3 부분에 위치할 수 있다. The shield portion includes: a first portion adjacent to one end; A second portion adjacent to the other end; And a third portion that separates the first portion and the second portion, wherein the beads of the first thermocouple and the beads of the second thermocouple may be located in the third portion.
상기 제3 부분에는 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 상기 쉴드부를 관통하는 개구가 형성되고, 상기 제1 열전대는 상기 중공을 통하여 상기 쉴드부 내로 도입되어 상기 쉴드부의 내벽의 온도를 측정하며, 상기 제2 열전대는 상기 개구를 통하여 상기 쉴드부 내로 도입되어 상기 기체의 온도를 측정할 수 있다.The third portion is formed with an opening that penetrates through the shield portion in a second direction intersecting with the first direction. The first thermocouple is introduced into the shield portion through the hollow to measure the temperature of the inner wall of the shield portion , The second thermocouple can be introduced into the shield portion through the opening to measure the temperature of the gas.
본 기술은 밀폐 및 반밀폐 공간의 화재 및 연소 환경에서 높은 주위 복사열이 존재할 때, 이 복사열에 의한 온도 측정오차를 최소화할 수 있는 실용적이면서 심플한 구성을 갖는 열전대를 이용한 온도 측정오차 보정계수 산출 장치 및 방법과 이를 위한 열전대 모듈을 제공할 수 있다.The present invention relates to a temperature measurement error correction coefficient calculation device using a thermocouple having a practical and simple configuration capable of minimizing a temperature measurement error caused by radiant heat when a high ambient radiant heat exists in a fire and combustion environment in a closed and semi-closed space, Method and a thermocouple module for the same can be provided.
도 1은 이중-차폐 흡입형 열전대의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열전대 모듈의 사시도를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열전대를 이용한 온도 측정오차 보정계수 산출 장치를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 보정계수 산출 장치를 이용하여 노출-비드형 열전대와 이중-차폐 흡입형 열전대를 대상으로 입사되는 복사 열유속의 변화에 따른 온도측정 상대오차를 도시한 결과로서, 도 4a는 노출-비드형 열전대의 결과를, 도 4b는 이중-차폐 흡입형 열전대의 결과를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 심플-쉴드 열전대의 내부 벽면온도를 통해 유효 주위온도를 산출, 복사-대류 에너지 관계식(복사 보정식)을 보정하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 6은 기체 온도가 138℃이며, 단면 평균 유속이 1.0m/s일 때 입사되는 복사 열유속에 대하여 3종류의 열전대의 상대오차를 도시한 도면이다.
도 7은 구획화재에서 개구부 근처의 외부 유입 공기온도와 유사한 18℃의 기체온도에서 수행된 결과를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 열전대 모듈이 적용된 보정계수 산출 장치를 이용하여 화재 및 연소 환경에서 기체의 온도를 측정하는 과정을 시간의 흐름에 따라 개략적으로 도시한 순서도이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a double-shielded suction type thermocouple. FIG.
2 is a perspective view of a thermocouple module according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a temperature measurement error correction coefficient calculation apparatus using a thermocouple according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4A is a graph showing a temperature measurement relative error according to a change in the radiant heat flux incident on the exposure-bead type thermocouple and the double-shielded inhalation type thermocouple using the correction coefficient calculation device of the present invention, FIG. 4B shows the result of a double-shielded suction type thermocouple. FIG.
5 is a view showing a process of calculating the effective ambient temperature and correcting the radiation-convection energy relation (copy correction formula) through the inner wall temperature of the simple-shield thermocouple according to the present invention.
FIG. 6 is a graph showing the relative errors of three kinds of thermocouples with respect to the incident radiant heat flux when the gas temperature is 138 ° C. and the cross-sectional average flow velocity is 1.0 m / s.
Fig. 7 shows the results obtained at a gas temperature of 18 DEG C, similar to the temperature of the inflow air near the opening in the compartment fire.
FIG. 8 is a flowchart schematically illustrating a process of measuring a temperature of a gas in a fire and combustion environment using a correction coefficient calculation apparatus to which a thermocouple module according to an embodiment of the present invention is applied.
It is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.
이하에서는, 본 발명의 가장 바람직한 실시예가 설명된다. 도면에 있어서, 두께와 간격은 설명의 편의를 위하여 표현된 것이며, 실제 물리적 두께에 비해 과장되어 도시될 수 있다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지와 무관한 공지의 구성은 생략될 수 있다. 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.Hereinafter, the most preferred embodiment of the present invention will be described. In the drawings, the thickness and the spacing are expressed for convenience of explanation, and can be exaggerated relative to the actual physical thickness. In describing the present invention, known configurations irrespective of the gist of the present invention may be omitted. It should be noted that, in the case of adding the reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements have the same number as much as possible even if they are displayed on different drawings.
도 1은 이중-차폐 흡입형 열전대의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다. 도 1의 이중-차폐 흡입형 열전대(Double-shield aspirated thermocouple)는 이중 차폐라는 점에서 단일 차폐 형식의 본 발명과 대비될 수 있다. BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a double-shielded suction type thermocouple. FIG. The double-shielded aspirated thermocouple of FIG. 1 may be contrasted with the present invention of the single shielded type in that it is double shielded.
이중-차폐 흡입형 열전대는 미국 국가항공자문위훤회(NACA)에서 개발한 방법으로서, 높은 복사열이 존재하는 공간에서 기체 온도를 매우 정확하게 측정할 수 있는 방법 중 하나이다.A double-shielded inhalation thermocouple is a method developed by the National Airborne Advisory Council (NACA), which is one of the very accurate measures of gas temperature in the presence of high radiant heat.
도 1에 도시된 바와 같이, 이중-차폐 흡입형 열전대(10)는 이중 관(11) 내부에 열전대 비드(12)를 설치하여, 1차적으로 주위의 복사열을 차단함과 동시에, 하류에서 흡입 펌프를 통해 주위 유체를 흡입(Suction)하는 방법이다.As shown in FIG. 1, the double-shielded
그 결과 비드 근처에는 흡입 유동에 의한 높은 유속의 유동장이 생성되어 유체와 비드 사이의 증가된 대류 열전달율에 의해 복사열에 의한 오차를 최소화 할 수 있다.As a result, a flow field with a high flow velocity due to the suction flow is generated near the bead, and the error due to the radiant heat can be minimized by the increased convective heat transfer rate between the fluid and the bead.
그러나 이러한 방법은 화재 및 연소환경에서 배기가스를 흡입으로 인한 다양한 문제점을 제거하기 위해 많은 추가적인 설비가 요구된다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 흡입된 가스는 우선 그을음(Soot) 등을 제거하기 위한 필터(13), 수분을 제거하기 위한 아이스배스(Ice-bath)(14), 유량 조절을 위한 유량계(15), 그리고 진공펌프(Suction pump)(16)가 추가로 설치되어야 한다.However, this method requires a lot of additional equipment in order to eliminate various problems caused by sucking exhaust gas in a fire and combustion environment. That is, as shown in FIG. 1, the inhaled gas is first supplied to a
또한 도 1로부터 확인할 수 있듯이 이중-차폐 흡입형 열전대는 자체 구조가 매우 복잡하여, 가공 및 설치의 큰 어려움이 동시에 존재한다. Also, as can be seen from FIG. 1, the double-shielded suction type thermocouple has a very complicated structure, and there is a great difficulty in processing and installation.
통상 구획화재 실험에서는 매우 많은 열전대의 설치가 요구되고, 이를 통해 연기층의 하강 속도, 구획 내부의 수직 온도 분포 등을 분석하게 되는데, 이중-차폐 흡입형 열전대는 제작 및 활용 측면에서 매우 비효율적이기 때문에, 대부분의 연구는 1~2 포인트(points)의 설치만이 이루어지고 있는 실정이다.In a conventional compartment fire test, a large number of thermocouples are required to be installed, and the descending speed of the smoke layer and the vertical temperature distribution inside the compartment are analyzed. Since the double-shielded inhalation type thermocouple is very inefficient in terms of manufacturing and utilization , And most of the studies have only one or two points of installation.
밀폐 및 반밀폐 공간의 화재 및 연소 환경에서 복사열에 의한 열전대의 온도 측정오차를 보정하기 위한 다른 방법으로서, 다중 노출-비드형 열전대 방법(Multiple bare-bead thermocouple method)이 있다. Another method for correcting thermocouple temperature measurement errors due to radiant heat in closed and semi-enclosed space fire and combustion environments is the multiple bare-bead thermocouple method.
다중 노출-비드형 열전대 방법은 다수의 비드 직경이 다른 동일한 Type의 열전대를 설치하여, 실시간으로 온도를 측정한 후에, 비드 직경이 0에 근접하는 외삽법(Extrapolation)을 통해 복사열의 영향을 배제할 수 있다. In the multiple exposure-bead type thermocouple method, a thermocouple of the same type having a different number of bead diameters is installed, the temperature is measured in real time, and the influence of the radiant heat is eliminated through extrapolation in which the bead diameter approaches zero .
최근에는 비드 직경이 다른 2개의 열전대를 통해 복사열에 의한 온도측정 보정이 가능한 2-열전대 프로브(Two-thermocouple probe) 방법이 제안되기도 하였다. 그러나 이러한 방법을 화재 및 연소에 적용하였을 때에는 비드 직경 차이로 인한 열전대의 응답시간(Response time)의 큰 차이로 이하여 실제 정확한 보정이 불가능하다는 연구결과가 제시된 바 있다. In recent years, a two-thermocouple probe method has been proposed in which temperature measurement can be corrected by radiant heat through two thermocouples having different bead diameters. However, it has been suggested that when this method is applied to fire and combustion, the difference in the response time of the thermocouple due to the difference in bead diameters is a large difference.
가장 일반적으로 사용되고 있는 복사열에 의한 열전대 측정오차의 보정은 비드를 중심으로 대류 열전달과 복사열전달이 균형을 이루는 정상상태(Steady-state) 에너지 관계식의 적용이다. The correction of the thermocouple measurement error by the most commonly used radiant heat is the application of the steady-state energy relation which balances convective heat transfer and radiant heat transfer around the bead.
위 식에서 h는 대류 열전달 계수, Tg는 실제 기체 온도, Tb는 열전대에 의해 측정된 온도, F는 복사열전달 형상계수, εb는 비드의 방사율(Emissivity), σ는 스테판-볼츠만 상수, 그리고 T∞는 유효 주위온도(Effective surrounding temperature)이다. Above equation, h is the convective heat transfer coefficient, Tg is the actual substrate temperature, Tb is the temperature measured by the thermocouple, F is Radiation shape factor, εb is the emissivity (Emissivity), σ is Stefan of the bead-Boltzmann constant, and T ∞ are Effective surrounding temperature.
즉, 열전대에 의해 측정된 온도 Tb를 위 식에 입력하여, 최종 실제 온도인 Tg를 얻어내는 것이다. That is, the temperature Tb measured by the thermocouple is input to the above equation to obtain the final actual temperature Tg.
그러나 주위온도를 이미 알고 있는 개방공간에서의 실험과는 다르게, 밀폐 또는 반밀폐된 화재공간에서 시간 및 공간에 따라 급변하는 T∞를 정의할 방법이 존재하지 않는다. However, unlike the experiments in the open space where the ambient temperature is already known, there is no way to define a rapidly varying T ∞ in time or space in an enclosed or semi-enclosed fire space.
이에 밀폐 및 반밀폐 구조 내부의 화재 및 연소환경에서는 위 복사 보정식의 적용이 어려운 상황이다.Therefore, it is difficult to apply the above radiation correction formula in the fire and combustion environment inside the closed and semi-closed structure.
또한 복사열에 의한 측정오차는 열전대 비드의 직경(또는 표면적)과 직접적으로 연관된다. 비드의 직경이 클수록 주위 열원으로부터의 복사 열전달률이 증가되며 복사 오차는 점차적으로 증가하게 된다. 한편, 작은 비드 직경을 적용하기 위해서는 작은 직경의 금속선이 적용되어야 하는데, 이는 높은 열에 의해 손상될 우려가 있어서 무한정 작은 직경의 비드를 적용하기도 어렵다. 이러한 이유로 화재 및 연소분야에서는 주로 0.3 mm ~ 1.0 mm의 비드 직경이 적용되고 있다. Also, measurement errors due to radiant heat are directly related to the diameter (or surface area) of the thermocouple beads. As the diameter of the bead increases, the radiation heat transfer rate from the ambient heat source increases and the radiation error gradually increases. On the other hand, in order to apply a small bead diameter, a small-diameter metal wire must be applied, which may be damaged by high heat, so that it is difficult to apply an infinitely small diameter bead. For this reason, bead diameters of 0.3 mm to 1.0 mm are mainly applied in fire and combustion applications.
이와 같이, 복사열에 의한 온도 오차 최소화의 관점에서만 바라본다면, 이중-차폐 흡입형 열전대가 가장 적합하나, 도 1에서 확인되듯이, 매우 복잡한 구조 및 추가적인 부대설비가 요구되어 그 결과 경제성 및 활용성 차원에서 한계가 존재한다. In view of minimizing the temperature error due to radiant heat, the double-shielded suction type thermocouple is most suitable, but as shown in Fig. 1, a very complicated structure and additional auxiliary equipment are required, There is a limit in.
본 발명의 실시예에 따르면, 밀폐 및 반밀폐의 공간에서 높은 온도의 열원에 의해 주위로의 복사열이 존재할 때, 설치된 노출 비드형 열전대의 측정오차를 최소화하여, 보다 정확한 온도 측정이 가능하도록 하는 열전대가 제공될 수 있다. According to the embodiment of the present invention, it is possible to minimize the measurement error of the exposed bead type thermocouple installed when the radiant heat is radiated to the surroundings by the heat source of high temperature in the closed and semi-closed spaces, May be provided.
또한 상당히 정확한 이중-차폐 방식에 비해 유사한 측정 정확도를 가지면서도 매우 심플한 구조, 비용 및 활용도 측면에서 큰 장점을 갖는 열전대가 제공될 수 있다. A thermocouple can also be provided that has significant advantages in terms of very simple structure, cost, and utilization while having similar measurement accuracy to a fairly accurate double-shielding scheme.
본 기술은 기존의 이중-차폐 흡입형 열전대 대비 매우 심플한 구조를 갖고 있고, 흡입 유동을 적용하지 않기 때문에 경제성 및 활용성이 매우 우수하다. This technology has a very simple structure compared to conventional double-shielded suction type thermocouples, and does not apply suction flow, so it is very economical and usable.
본 기술은 단순히 주위 복사열을 차단하는 기능만이 아닌, 내부 벽면온도를 측정하고 이를 유효 주위온도(Effective surrounding temperature)를 도출할 수 있는 척도(indicator)로 활용함으로써, 기존에 화재 및 연소분야에서 활용하지 못했던 복사 오차 보정식(대류와 복사 에너지 관계식)의 활용이 가능한 장점이 있다. This technology can be used not only to cut off the surrounding radiant heat but also to measure the internal wall temperature and to use it as an indicator to derive the effective surrounding temperature. (Convection and radiation energy relation) can be utilized.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열전대 모듈의 사시도를 도시하는 도면이다. 2 is a perspective view of a thermocouple module according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 열전대 모듈(100)은, 쉴드부(110), 제1 열전대(120) 및 제2 열전대(130)를 포함한다. 2, a
쉴드부(110)는 제1 방향(A)으로 연장하는 중공(H) 구조를 갖는다. The
쉴드부(110)는 소정의 직경을 갖는 원통형 파이프일 수 있다. The
쉴드부(110)는 그 내부에 제1 열전대(120)와 제2 열전대(130)를 구비하므로, 열전대들(120, 130)을 주위 복사열로부터 차단하기 위한 구조를 갖는다. The
쉴드부(110)는 스테인리스강으로 형성될 수 있다. 일례로, SUS 304 강으로 제조될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 복사열의 흡수율이 낮은 재질(예를 들어, 세라믹)으로 제조되거나, 은박지로 도포되거나, 반사율이 높은 코팅액으로 도포되는 등 복사열 차폐기능을 위한 다양한 재질로 제조될 수 있다. The
도면에 도시된 바와 같이, 쉴드부(110)는 좌측 일단에 인접하는 제1 부분(112), 우측 일단에 인접하는 제2 부분(114) 및 중간에서 제1 부분과 제2 부분을 이격시키는 제3 부분(116)으로 구획될 수 있다. As shown in the drawing, the
제1 부분(112)에는 후술하는 제1 관통홀들이 형성되고, 제2 부분(114)에는 후술하는 제2 관통홀들이 형성되며, 제3 부분(116)에는 후술하는 열전대들의 비드들이 위치될 수 있다. The
또한, 제3 부분(116)에는 후술하는 제2 열전대의 도입을 위한 개구(O)가 형성될 수 있다. 개구(O)는 쉴드부(110)에 직접 형성될 수도 있고, 도면에 도시된 바와 같이, 쉴드부(110)로부터 외부로 돌출된 도입관(106)의 형태로도 형성될 수 있다. 도입관(106)의 형태로 개구(O)가 마련되는 경우, 후술하는 제2 열전대를 쉴드부 내에 고정하기에 보다 유리하다. In addition, the
제1 열전대(120)는 쉴드부(110)의 내벽(W)에 밀착되도록 장착되어 쉴드부(110)의 내벽(W)의 온도를 측정한다. The
제1 열전대(120)는 두 금속선들의 고온 접합부인 비드(122) 및 비드로부터 길게 뻗어나오는 리드(124)를 포함할 수 있다. The
제1 열전대(120)는 중공(H)을 통하여 쉴드부(110) 내로 도입된다. 도면에 도시된 바와 같이, 제1 열전대는 외부로부터 중공을 통하여 쉴드부 내로 도입되고, 그 단부에 해당하는 비드(122)가 쉴드부의 제3 부분(116)에 도달할 때까지 도입되어, 비드(122)는 쉴드부 내벽 온도 측정을 위해 쉴드부의 내벽(W)에 밀착된다. 이와 함께, 비드(122)로부터 연장된 리드(124)도 쉴드부 내벽(W)에 밀착될 수 있다. 예를 들어, 리드가 다수의 여러 고정부재(미도시)에 의해 쉴드부의 내벽에 고정됨으로써 쉴드부의 내벽에 밀착될 수 있고, 이에 따라, 리드의 단부에 형성된 비드도 쉴드부의 내벽에 밀착될 수 있다. The
도면에 도시된 바와 같이, 제1 열전대(120)의 비드(122)는 도입관(140) 하단에 인접하는 곳에서 내벽에 밀착될 수 있다. As shown in the drawing, the
제2 열전대(130)는 쉴드부(110)의 중공(H) 가운데에 위치하도록 장착되어 쉴드부(110) 내에 존재하는 기체의 온도를 측정한다. The
제2 열전대(130) 또한 두 금속선들의 고온 접합부인 비드(132) 및 비드로부터 길게 뻗어나오는 리드(134)를 포함할 수 있다. The
제2 열전대(130)는 개구(O)를 통하여 쉴드부(110) 내로 도입된다. 도면에 도시된 바와 같이, 제2 열전대는 외부로부터 개구를 통하여 쉴드부 내로 도입되고, 그 단부에 해당하는 비드(132)가 쉴드부의 제3 부분의 중공 가운데에 도달할 때까지 도입되어, 비드(132)는 쉴드부 내 기체의 온도를 측정할 수 있다. The
제2 열전대의 비드(132)가 쉴드부의 제3 부분의 중공 가운데에 위치하는 특성상(즉, 비드가 중공 내 플로팅 상태로 존재해야 하는 특성상), 제2 열전대는 상기 도입관(106)을 통하여 쉴드부 내에 고정될 수 있다. 예를 들어, 도면에서는 설명의 편의를 위해 제2 열전대의 리드(134)가 가늘게 표시되어 있지만, 제2 열전대의 리드가 개구의 직경에 꼭 맞는 굵기로 형성됨으로써 제2 열전대는 쉴드부 내에 고정될 수 있다. 또는, 도입관에 별도의 조임쇠(미도시)를 구비시키고, 조임쇠가 리드를 도입관 내에서 단단히 고정할 때까지 조임쇠를 조여줌으로써 제2 열전대는 쉴드부 내에 고정될 수 있다. The second thermocouple can be shielded through the
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 열전대(120)와 제2 열전대(130)는 모두 K-타입일 수 있다. 그리고, 제1 열전대와 제2 열전대 각각의 비드 직경은 화재분야에 널리 사용되는 1mm일 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 타입이나, 다른 크기의 직경도 적용될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, both the
쉴드부(110)에는 표면을 따라 다수의 관통홀(102, 104)이 형성된다. A plurality of through
다수의 관통홀(102, 104)은 제1 방향(A)에 교차하는 방향으로 쉴드부(110)를 관통하도록 형성된다. The plurality of through
다수의 관통홀(102, 104)은 기체의 흐름 방향이 쉴드부(110)의 연장 방향인 제1 방향(A)과 일치하지 않을 때, 오차를 최소화하기 위해 마련된다. 즉, 기체가 제1 방향(A)과 다른 방향으로 흐를 때에도, 다수의 관통홀(102, 104)을 통해 기체가 쉴드부(110) 내로 잘 유입되도록 함으로써, 쉴드부 내에 위치하는 열전대들(120, 130)이 기체의 온도를 측정함에 오차를 최소화한다. The plurality of through
다수의 관통홀(102, 104)은 쉴드부(110)의 제1 부분(112)에 형성되는 제1 관통홀들(102), 및 쉴드부의 제1 부분과 이격된 제2 부분(114)에 형성되는 제2 관통홀들(104)을 포함할 수 있다. The plurality of through
한편, 다수의 관통홀(102, 104)은 쉴드부(110)의 제3 부분(116)에 형성되지 않는다. 따라서, 쉴드부(110)는 제3 부분(116)에 구비된 제1 열전대의 비드(122) 및 제2 열전대의 비드(132)를 주위 복사열로부터 차단할 수 있다. On the other hand, the plurality of through
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열전대를 이용한 온도 측정오차 보정계수 산출 장치(100)를 도시하는 도면이다. 3 is a diagram showing a temperature measurement error correction
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 열전대를 이용한 온도 측정오차 보정계수 산출 장치(100)(이하, 설명의 편의를 위해, '보정계수 산출 장치'라 함)는 열전대 모듈(100), 기체 유입부(200), 복사열 공급부(400) 및 처리부(500)를 포함할 수 있다. 3, the
기체 유입부(200)는 팬(210) 및 제1 파이프(220)를 포함할 수 있다. The
또한, 보정계수 산출 장치(100)는 온도측정부(312)와 복사열 공급부(400)가 장착되는 제2 파이프(300)를 더 포함할 수 있다. The correction
열전대의 측정오차에 영향을 미치는 주요 인자로서, 기체의 유속(유량), 기체의 온도 및 복사 열유속이 존재하므로, 본 발명의 실시예에 따른 보정계수 산출 장치(20)는 상기 구성요소들을 통해 상기 주요 인자들의 독립적인 제어가 가능하도록 한다. Since the flow rate (flow rate) of the gas, the temperature of the gas, and the radiant heat flux are present as the main factors that affect the measurement error of the thermocouple, the correction
열전대 모듈(100)은 도 2에서 상술한 바와 같은 구조를 가질 수 있다. 즉, 보정계수 산출 장치(100)에 구비된 열전대 모듈(100)은 중공 구조의 쉴드부(110), 쉴드부의 내벽에 밀착되도록 장착되어 쉴드부 내의 내부벽면 온도를 측정하는 제1 열전대(120), 및 쉴드부의 중공에 위치하도록 장착되어 쉴드부 내의 기체 온도를 측정하는 제2 열전대(130)를 포함할 수 있다. The
기체 유입부(200)는 쉴드부(110)로 소정의 온도와 유속을 갖는 기체를 유입시킨다. The
이를 위해, 기체 유입부(200)는 팬(210) 및 팬으로부터 연장 형성되는 제1 파이프(220)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 팬(210)은 쉴드부(110)로 소정의 유속을 갖는 기체가 유입되도록 기체를 불어넣는 송풍 기능을 할 수 있다. 제1 파이프(220)는 기체의 가열을 위한 히터(226)를 구비할 수 있다. 제1 파이프(220)는 튜브 형상으로서 기체의 흐름을 안내하는 역할도 수행한다. To this end, the
히터(226)는 가스히터로서, 전기코일로 이루어질 수 있다. 이때, 히터(226) 역시 복사열을 수반하므로, 히터로부터의 복사열에 의한 측정오차를 차단하기 위해, 제1 파이프(220)에 유로 변경이 적용될 수 있다. 즉, 제1 파이프(220)는 팬(210)으로부터 일방향으로 연장하는 제1 연장부(222)와 제1 연장부와는 다른 방향으로 연장하는 제2 연장부(224)를 포함할 수 있다. 제1 연장부와 제2 연장부는 일체로 하나의 파이프를 형성하므로, 제1 연장부와 제2 연장부 사이에 절곡부(B)가 구비될 수 있다. 따라서, 히터(226)는 제1 연장부(222)에 코일 형태로 구비될 수 있다. The
복사열 공급부(400)는 쉴드부(110) 내의 기체에 대해 소정의 복사열 유속을 갖는 복사열을 공급한다. The radiant
복사열 공급부(400)는 복사 가열기, 복사 방열기, 또는 적외선 난방기일 수 있다. The radiant
복사열 공급부(400)는 제2 파이프(300)에 장착된다. The radiant
제2 파이프(300)는 상기 제1 파이프의 제2 연장부로부터 연장 형성된다. 제2 파이프(300)는 제2 연장부와 동일한 방향으로 연장할 수 있다. A second pipe (300) extends from the second extension of the first pipe. The
도면에 도시된 바와 같이, 제2 파이프(300)는 제2 연장부(224)에 연결된 제1 부분(310), 복사열 공급부(400)가 장착되는 제2 부분(320), 및 제1 부분과 제2 부분을 이격시키는 제3 부분(330)으로 구획될 수 있다. 도면에서는 제1 부분(310)이 제2 파이프의 좌측 부분, 제2 부분(320)이 제2 파이프의 우측 부분, 그리고, 제3 부분(330)이 제2 파이프의 중간 부분에 해당한다. As shown in the drawing, the
제2 파이프의 제1 부분(310)에 쉴드부로 유입되는 기체의 온도를 측정하는 온도측정부(312) 및 쉴드부로 유입되는 기체의 유속을 측정하는 유속측정부(314)가 구비된다. The
온도측정부(312)가 제1 부분(310)에 구비되는 것은 복사열 공급부(400)로부터의 복사열에 의한 온도 측정오차를 차단하기 위함이다. The reason why the
전체적으로 보았을 때, 온도측정부(312)는 히터(226) 및 복사열 공급부(400)로부터 되도록 먼거리에 위치하도록 배치된다. 또한, 팬으로부터 공급된 기체의 흐름 방향(F)이 적어도 한번 변경된 이후에 온도측정부(312)를 통과할 수 있도록 배치된다. 상술한 바와 같이, 히터 및 복사열 공급부로부터 발생하는 복사열의 영향을 최대한 배제하기 위함이다. The
이러한 구성요소들의 배치를 통하여, 본 발명의 실시예에 따른 보정계수 산출 장치는 열전대의 측정오차에 영향을 미치는 주요 인자로서, 기체의 유속(유량), 기체의 온도 및 복사 열유속의 독립적인 제어가 가능하도록 한다. Through the arrangement of these components, the correction coefficient calculation device according to the embodiment of the present invention is a main factor that affects the measurement error of the thermocouple, and the independent control of the gas flow rate (flow rate), the gas temperature and the radiant heat flux .
온도측정부(312)는 제2 파이프(300) 내 보다 정확한 온도 측정을 위해, 다수개가 구비되는 것이 바람직하다. 도면에서는 3개의 열전대가 구비되는 것으로 가정하였으며, 3개의 열전대에서 측정되는 값들을 평균하여 기체의 온도로 정의할 수 있다. 또한, 보다 정확한 온도 측정을 위해, 3개의 열전대는 제2 파이프(300) 내부에서 반경방향을 따라 일정 간격으로 설치될 수 있다. It is preferable that a plurality of the
유속측정부(314)는 피토관(pitot tube)일 수 있다. 유속측정부(314)는 온도측정부(312)와 복사열 공급부(400) 사이에 배치될 수 있다. The flow
제2 파이프(300)의 제2 부분(320)에 열전대 모듈(100)과 복사열 공급부(400)가 장착된다. 열전대 모듈(100)은 쉴드부(110)와 그 내부에 배치된 쉴드부 내부벽면 온도 측정을 위한 제1 열전대(120) 및 복사열 공급부로부터 복사열을 공급받은 기체 온도를 측정하기 위한 제2 열전대(130)를 포함하므로, 열전대 모듈(100) 외부에 복사열 공급부(400)가 장착될 수 있다. 즉, 복사열 공급부(400) 내측으로 열전대 모듈(100)이 장착될 수 있다. The
처리부(500)는 위 구성요소들로부터 정보를 수집하여 보정계수를 산출한다. The
구체적으로, 처리부(500)는 쉴드부(110)로 유입되는 기체의 온도와 유속, 복사열 공급부(400)에 의해 공급되는 복사열의 유속, 및 쉴드부(110) 내부벽면(W) 온도와 쉴드부(110) 내에서 쉴드부 내에서 복사열을 받은 기체의 온도에 기초하여 보정계수를 산출할 수 있다. Specifically, the
쉴드부로 유입되는 기체의 온도와 유속은 상기 온도측정부(312)와 유속측정부(314)로부터 획득될 수 있고, 복사열 공급부에 의해 공급되는 복사열의 유속은 복사열 공급부(400)로부터 직접 획득될 수 있으며, 쉴드부 내부벽면 온도는 제1 열전대(120)로부터, 그리고 쉴드부 내에서 복사열을 받은 기체의 온도는 제2 열전대(130)로부터 획득될 수 있다. The temperature and flow rate of the gas flowing into the shield portion can be obtained from the
이를 위해, 처리부(500)는 온도측정부(312), 유속측정부(314), 제1 열전대(120), 제2 열전대(130) 및 복사열 공급부(400)와 연결되어 있을 수 있다. The
처리부(500)에 의해 산출된 보정계수는 앞서 수학식 1에서 언급한 복사열에 의한 열전대 측정오차의 보정식(이하, 설명의 편의를 위해, '복사 보정식'이라 함)에 적용될 수 있다. 특히, 보정계수는 수학식 1의 유효 주위온도를 정의하는 데에 적용될 수 있다. The correction coefficient calculated by the
본 발명의 실시예에 따른 보정계수 산출 장치에 따르면, 쉴드부의 내부 벽면온도를 측정하여, 이를 통해 복사 보정식의 활용까지 확대함으로써, 흡입 유동 등을 위한 부대설비가 필요하지 않는다. 따라서, 비교적 구조가 간소하고, 비용 및 활용도 차원에서 우수하다. 그 결과 화재 및 연소환경에서 여러 곳에 적용되어 정확한 온도 측정을 위해 활용 가능하다. According to the correction coefficient calculation device according to the embodiment of the present invention, since the temperature of the inner wall surface of the shield portion is measured and used up to the use of the radiation correction formula, an additional facility for suction flow or the like is not required. Therefore, it is relatively simple in structure, and is excellent in terms of cost and utilization. As a result, it can be used for accurate temperature measurement by applying it to various places in fire and combustion environment.
이하, 실험예를 통해 살펴본다. 먼저, 본 발명의 심플-쉴드 열전대(즉, 열전대 모듈, 100)의 제작과 보정계수 산출 장치(20)의 제작을 설명하고, 열전대 모듈이 적용된 보정계수 산출 장치를 통하여 보정계수를 도출하는 과정을 설명하며, 마지막으로, 보정계수가 반영된 복사 보정식을 이용하여 본 발명의 열전대 모듈의 성능을 평가하는 순서로 살펴본다. Hereinafter, an experimental example will be described. First, the fabrication of the simple-shield thermocouple (i.e., the thermocouple module 100) and the fabrication of the correction
<심플-쉴드 열전대의 제작 및 보정계수 산출 장치의 제작><Fabrication of simple-shield thermocouple and production of correction factor calculation device>
비교적 정확한 온도 측정이 가능한 이중-차폐 흡입형 열전대는 강제 흡입유동을 적용하여, 복사열에 비해 매우 큰 대류 열전달을 유도함으로써, 복사열에 의한 오차를 최소화 시킬 수 있다. 그러나 상술한 바와 같이, 복잡한 구조, 낮은 경제성 및 활용성으로 인하여 다수의 온도 측정을 요구하는 구획화재 실험 등에 적용하는 데는 분명한 한계가 있다. A double-shielded inhalation type thermocouple capable of relatively accurate temperature measurement can induce a very large convective heat transfer compared to radiant heat by applying a forced suction flow, thereby minimizing errors due to radiant heat. However, as described above, due to the complicated structure, low cost, and availability, there is a definite limit to the application to the compartment fire test requiring a plurality of temperature measurement.
이에 본 실험예에서는 밀폐 및 반밀폐 공간의 화재 및 연소 환경에서 높은 주위 복사열이 존재할 때, 이 복사열에 의한 온도 측정오차를 최소할 수 있는 실용적이면서 단순한 새로운 열전대를 개발하는 것이다. In this experiment, a new practical thermocouple which minimizes temperature measurement errors due to radiant heat when high ambient radiant heat is present in a closed and semi - enclosed space fire and combustion environment is developed.
노출-비드형(Bare-bead) 열전대, 이중-차폐 흡입형(Double-shield aspirated) 열전대에 대비하여, 단일의 중공 구조의 쉴드부를 갖는 본 실험예의 열전대 모듈(100)을 심플-쉴드(Simple-shield) 열전대라 할 수 있다. The
노출-비드형 열전대, 이중-차폐 흡입형 열전대, 및 개발된 심플-쉴드 열전대의 온도 측정 상대오차를 비교 검토한다. Comparison of temperature measurement relative errors of exposure - bead type thermocouple, double - shielded inhalation type thermocouple, and developed simple - shield thermocouple.
사용된 열전대는 동일한 K-type으로 하였으며, 비드 직경은 복사 오차를 효과를 명확히 확인하기 위하여 화재분야에 널리 사용되는 1 mm를 적용하였다.The thermocouple used was of the same K-type, and the bead diameter was 1 mm, which is widely used in the field of fire, to clearly confirm the effect of radiation error.
제작된 심플-쉴드 열전대(100)는 비드를 단순한 파이프 내부에 설치하여, 1차적으로 외부 복사열을 차단시켜 복사열에 의한 오차를 최소화한다(도 2 참조). 동시에 추가적인 복사 오차를 보정하기 위하여 내부에 설치된 열전대(120)를 통하여 내부 벽면온도를 측정, 여기에 실험적으로 산출된 보정계수를 적용하여 유효 주위온도를 도출, 최종 복사 보정식을 통해 보다 정확한 기체온도가 측정될 수 있도록 한다. The manufactured simple-
열전대의 측정오차에 영향을 미치는 주요 인자로서, 기체의 유속(유량), 기체의 온도 및 복사 열유속의 독립적인 제어가 가능한 보정계수 산출 장치(20)를 제작한다(도 3 참조). As a main factor influencing the measurement error of the thermocouple, a correction
팬(210), 가스히터(226), 복사 가열기(400)는 각각의 슬라이닥스와 연결되어 공급 전압을 통해 제어될 수 있다. The
파이프(300) 내부에 반경방향에 따라 설치된 3개의 열전대(312)는 공급된 기체의 온도를 측정하기 위함이며, 정확한 측정을 위해 가스히터(226) 이후에 90도의 유로 변경을 적용하였다. 가스히터는 전기코일로 이루어졌기 때문에 이로 인한 복사열이 열전대에 미치는 영향을 최소화하기 위함이다. Three
또한 이들 열전대를 이용한 실제 기체의 온도 측정의 정확도를 위해 복사 가열기가 작동되기 이전에 온도 측정이 이루어졌다. 위와 마찬가지로 복사 가열기로부터의 복사열에 의한 온도 측정오차를 차단하기 위함이다. In addition, for accurate temperature measurement of actual gas using these thermocouples, the temperature measurement was performed before the radiating heater was operated. In the same way as above, the temperature measurement error due to radiant heat from the radiator heater is cut off.
결국 반경방향에 따라 설치된 3개의 열전대(312)에 의한 측정 온도는 실제 기체온도를 의미한다. As a result, the temperature measured by the three
이후, 복사 히터(400) 중심부에 노출 비드형 열전대(Bare-bead TC), 이중-차폐 흡입형 열전대(Double-shield aspirated TC) 및 본 발명의 열전대 모듈(Simple-shield TC) 각각에 대해 실험을 수행하고, 최종적으로 기측정된 실제 기초온도 대비 상대 오차를 평가하였다. 상대오차의 식은 다음과 같다. Thereafter, experiments were conducted on the center of the
도 4는 본 발명의 보정계수 산출 장치(20)를 이용하여 노출-비드형 열전대와 이중-차폐 흡입형 열전대를 대상으로 입사되는 복사 열유속의 변화에 따른 온도측정 상대오차를 도시한 결과이다. 도 4a가 노출-비드형 열전대의 결과를, 도 4b가 이중-차폐 흡입형 열전대의 결과를 도시한다. 4 is a graph showing a temperature measurement relative error according to a change in the radiant heat flux incident on the exposure-bead type thermocouple and the double-shielded suction type thermocouple using the correction
파이프 내부의 단면 평균 유속은 1.35 m/s로 고정하였다. The cross-sectional average flow velocity inside the pipe was fixed at 1.35 m / s.
도 4를 참조하면, 최대 복사 열유속에 해당되는 40 kW/m2의 조건에서 기체의 온도가 20도 일 때, 노출-비드형 열전대의 최대 상대오차는 80%로 매우 높다. 반면에 이중-차폐 흡입형 열전대는 5.4%로 매우 정확한 온도 측정이 가능함을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, the maximum relative error of the exposed-bead thermocouple is as high as 80% when the temperature of the gas is 20 degrees under the condition of 40 kW / m 2 corresponding to the maximum radiant heat flux. On the other hand, the double-shielded suction type thermocouple shows a very accurate temperature measurement of 5.4%.
이러한 도 4의 결과를 바탕으로, 복사 보정식에 적용할 보정계수를 도출하기 위한 실험을 다음과 같이 수행한다. Based on the result shown in FIG. 4, an experiment for deriving a correction coefficient to be applied to the correction formula is performed as follows.
<보정계수 도출 과정>≪ Correction coefficient derivation process >
도 5는 본 발명의 심플-쉴드 열전대(100)의 내부 벽면온도(Tw)를 통해 유효 주위온도(T∞)를 산출, 복사-대류 에너지 관계식(복사 보정식)을 보정하는 과정을 나타낸 것이다. 5 shows a process of calculating the effective ambient temperature T ∞ and correcting the radiation-convection energy relation (copy correction formula) through the inner wall temperature T w of the simple-
보정 과정에서 그 전제가 되는 식은 다음과 같다. The equation that becomes the premise in the calibration process is as follows.
상기 수학식 3과 같이, 파이프(110)(즉, 쉴드부) 내부의 벽면온도(Tw)는 외부 복사 열유속(HF), 파이프의 방사율(ε), 비열(cp), 열전도도(k), 두께(δ) 및 길이 등(etc)의 형상에 의해 변화될 수 있으며, 동시에 유입되는 기체의 온도(Tg) 및 유속(U)에 의해서도 변화될 것으로 예상된다. As shown in Equation (3), the wall surface temperature T w inside the pipe 110 (i.e., the shield portion) is calculated by the following equation (3): external radiation heat flux HF, emissivity of the pipe?, Specific heat c p , ), is expected to be changed by the thickness (δ) and a length such as (etc), temperature (T g) and the flow rate (U) of the gas can be varied by the shape, at the same time the influx of.
이때, 심플-쉴드 열전대(100)에 적용되는 파이프의 재질(SUS 304), 형상(직경 및 길이, 다공 크기 및 분포)을 고정하면, 방사율(ε), 비열(cp), 열전도도(k), 두께(δ) 및 길이 등(etc)의 변수는 고정될 수 있다. Specific heat (c p ), thermal conductivity (k), and heat conductivity (k) can be obtained by fixing the material (SUS 304), shape (diameter and length, porosity size and distribution) of the pipe applied to the simple-shield thermocouple ), Thickness ([delta]) and length (etc) can be fixed.
그 결과, 내부 벽면온도(Tw)에 영향을 주는 주요 인자는 유입되는 기체의 온도(Tg) 및 유속(U) 및 외부에서 공급되는 복사 열유속(HF)이라 할 수 있다. As a result, the main factors influencing the inner wall surface temperature (T w ) are the temperature (T g ) and flow velocity (U) of the incoming gas and the radiant heat flux (HF) supplied from the outside.
따라서, 외부 열유속(HF), 기체온도(Tg) 및 유속(U)의 변화에 따라 측정된 내부 벽면온도(Wall temperature, Tw)를 도 5a와 같이 도시할 수 있다. Therefore, the inner wall temperature (Wall temperature, T w ) measured according to the change of the external heat flux HF, the gas temperature T g and the flow velocity U can be shown in FIG. 5A.
그리고, 보정계수(Correction factor, α)가 적용된 유효 주위온도(T∞)를 다음 방법에 따라 산출하였다. The effective ambient temperature (T ∞ ) to which the correction factor (α) was applied was calculated by the following method.
(1) 보정계수 산출 장치(20)에서 3개의 열전대(312)로 측정한 온도를 실제 기체온도 Tg라 한다. (1) a temperature measurement from the correction
(2) 다양한 열유속, 기체온도 및 유속에 따라 측정된 각 조건의 온도들을 Tb라 한다. Tb는 보정계수 산출 장치(20)에서 제2 열전대(130)로 측정한 온도이다. (2) Temperature of each condition measured according to various heat flux, gas temperature and flow rate is referred to as T b . And T b is a temperature measured by the
(3) 이때, 수학식 1의 복사 보정식을 이용하면 T∞를 구할 수 있다. 수학식 1에서 h, F, εb, σ는 이론적으로 산출 및 적용될 수 있다. 예를 들어, 대류 열전달계수 h는 Whitaker's correlation을 통해 산출될 수 있고, F는 View factor로서, 본 발명에서 제작된 심플-쉴드 열전대의 경우 0.95의 값을 갖는다. (3) At this time, T ∞ can be obtained by using the copy formula of Equation (1). In Equation (1), h, F,? B ,? Can be theoretically calculated and applied. For example, the convective heat transfer coefficient h can be calculated through Whitaker's correlation, F is a View factor, and has a value of 0.95 for the simple-shield thermocouple manufactured in the present invention.
(4) 즉, 복사 열유속(HF), 기체온도(Tg) 및 기체유속(U)의 변화에 따라 측정된 온도를 수학식 1에 대입하면, 각 온도에 대한 T∞를 도출할 수 있다.It is possible to derive T ∞ for each temperature by substituting the measured temperature according to the equation (4), ie, the radiant heat flux (HF), the gas temperature (T g ) and the gas flow rate (U)
(5) 그러면, 다음 수학식을 근거로 T∞ = αTw가 되기 위한 보정계수 α를 도출할 수 있다. 그 과정을 도 5b와 같이 도시할 수 있다. (5) Then, we can obtain the following correction coefficient α to be a T ∞ = αT w based on the following equation. The procedure can be illustrated in FIG. 5B.
Tw는 보정계수 산출 장치(20)에서 제1 열전대(120)로 측정한 온도이다. 즉, 수학식 4는 유효 주위온도(T∞)가 내부 벽면온도(Tw) 및 보정계수(α)를 통해 정의될 수 있음을 보여준다. And T w is a temperature measured by the
그 결과, 실험에서 고려된 열유속(HF), 기체온도(Tg) 및 유속(U)의 조건에서 보정계수 α는 평균적으로 1.57에 수렴됨을 확인할 수 있다.As a result, it can be confirmed that the correction coefficient α converges to 1.57 on average under the conditions of the heat flux (HF), the gas temperature (T g ) and the flow velocity (U) considered in the experiment.
(6) 결과적으로, 수학식 1의 복사 보정식은 다음과 같이 보정계수가 적용된 새로운 형태로 작성될 수 있다. (6) Consequently, the copy correction formula of Equation (1) can be created in a new form to which the correction coefficient is applied as follows.
수학식 5는 보정계수가 적용된 새로운 복사 보정식으로서, 본 발명의 심플-쉴드 열전대(100)를 이용한 온도측정시 측정오차의 보정을 위해 활용될 수 있다. 즉, 심플-쉴드 열전대(100)를 이용하여 밀폐 및 반밀폐 공간의 화재 및 연소 환경에서 온드를 측정할 때, 복사열에 의한 열전대의 온도 측정오차를 보정하기 위한 복사 보정식으로 활용될 수 있다.Equation (5) is a new correction formula to which a correction coefficient is applied, and can be utilized for correction of a measurement error in temperature measurement using the simple-
참고로, 보정계수 α는 본 개발에 적용된 심플-쉴드 열전대의 재질, 형상 및 두께, 그리고 검토된 열유속 및 기체 온도 및 유속의 범위에서 산출된 것으로서, 이들이 변화된다면 새로운 보정계수의 도출이 이루어져야 한다.For reference, the correction factor α is calculated from the material, shape and thickness of the simple-shield thermocouple applied in this development, and the range of heat flux and gas temperature and flow rate studied. If they are changed, a new correction factor must be derived.
도 5에서 제한된 실험조건들은 다음과 같은 의미를 갖는다. 밀폐 및 반밀폐 공간에서의 화재 시, 구획 내부의 유속(U)은 최대 2 m/s이며, 복사열에 의해 가장 큰 온도 측정오차를 갖는 위치는 개구부가 존재하는 (즉, 외기가 유입되는) 하층부이다. 따라서, 보정계수를 도출하기 위해 사용된 기체온도 138℃도 이하와 기체유속 2m/s 이하는 본 발명의 복사열에 의한 열전대의 온도 측정오차를 보정하기 위한 심플-쉴드 열전대의 적용조건에 적합한 것으로 볼 수 있다. 그리고, 입사되는 복사 열유속(HF)을 20 kW/m2으로 제한한 이유는 구획화재에서 플래시오버(flash over)가 발생되기 위해 고온 상층부에서 바닥면에 입사되는 복사 열유속의 조건이 20 kW/m2 이기 때문이다.The limited experimental conditions in FIG. 5 have the following meanings. In the case of a fire in a closed and semi-enclosed space, the flow velocity U in the compartment is up to 2 m / s, and the position with the greatest temperature measurement error due to radiant heat is the lower layer to be. Therefore, the gas temperature of 138 ° C or less and the gas flow rate of 2m / s or less used for deriving the correction coefficient are suitable for the application condition of the simple-shield thermocouple for correcting the temperature measurement error of the thermocouple due to the radiant heat of the present invention . The reason why the incident radiation flux (HF) is limited to 20 kW / m 2 is that, in order to cause a flashover in the compartment fire, the condition of the radiant heat flux incident on the bottom surface at the high temperature is 20 kW / m 2 .
<심플-쉴드 열전대의 성능 평가><Performance evaluation of simple-shield thermocouple>
수학식 5에 따른 복사 보정식의 적용이 가능한 본 실험예의 심플-쉴드 열전대(100)의 측정오차를 노출-비드형 열전대, 이중-차폐 흡입형 열전대와 비교 검토하였다. The measurement error of the simple-
도 6은 기체 온도가 138℃이며, 단면 평균 유속이 1.0m/s일 때 입사되는 복사 열유속에 대하여 3종류의 열전대의 상대오차를 도시한 도면이다. FIG. 6 is a graph showing the relative errors of three kinds of thermocouples with respect to the incident radiant heat flux when the gas temperature is 138 ° C. and the cross-sectional average flow velocity is 1.0 m / s.
참고를 위해, 심플-쉴드 열전대(100)의 경우, 단순 차폐 기능만이 적용된 측정온도(Simple-shield TC, Uncorrected)와 복사 보정이 적용된 온도(Simple-shield TC, Corrected)를 동시에 도시하였다. For the sake of simplicity, the simple-shield TC, Uncorrected, and the temperature at which the radiation correction is applied (Simple-shield TC, Corrected) are shown for the simple-
플래시오버의 개시조건에 해당되는 복사 열유속 20 kW/m2의 조건에서 노출-비드형 열전대의 상대오차는 30%를 초과하는 반면에, 이중-차폐 흡입형 열전대는 약 3% 미만의 매우 정확한 결과를 보여주고 있다. The relative error of the exposed-bead thermocouple exceeds 30% at a radiant heat flux of 20 kW / m 2 corresponding to the onset of the flashover, whereas the double-shielded inhalation thermocouple has a very accurate result of less than about 3% Respectively.
심플-쉴드 열전대를 이용한 보정이 고려되지 않은 온도의 상대오차는 약 17%이지만, 보정을 통해 12%의 오차 감소가 이루어짐을 볼 수 있다. The relative error of the temperature without consideration of the correction using the simple-shield thermocouple is about 17%, but it can be seen that the correction reduces the error by 12%.
즉, 보정식 적용된 심플-쉴드 열전대는 이중-차폐 흡입형 열전대의 측정오차와 정량적으로 유사한 값을 보여주고 있다.In other words, the compensated simple-shield thermocouple shows a quantitatively similar value to the measurement error of the double-shielded inhalation type thermocouple.
도 7은 구획화재에서 개구부 근처의 외부 유입 공기온도와 유사한 18℃의 기체온도에서 수행된 결과를 도시한 도면이다. Fig. 7 shows the results obtained at a gas temperature of 18 DEG C, similar to the temperature of the inflow air near the opening in the compartment fire.
복사 열유속 20 kW/m2의 조건에서 노출-비드형 열전대의 상대오차는 70%에 근접하는 반면에, 이중-차폐 흡입형 열전대는 약 20%의 상당한 정확한 결과를 보여주고 있다. The relative error of the exposed-bead thermocouple is close to 70% at the radiant heat flux of 20 kW / m 2 , whereas the double-shielded inhalation thermocouple shows a fairly accurate result of about 20%.
심플-쉴드 열전대를 이용한 보정이 고려되지 않은 온도에서 상대오차는 약 25%이지만, 보정을 통해 15%의 오차 감소가 이루어짐을 볼 수 있다. The relative error is about 25% at the temperature where the compensation using the simple-shield thermocouple is not considered, but it can be seen that the correction reduces the error by 15%.
이는 복사 보정식을 적용할 수 있는 본 실험예의 심플-쉴드 열전대가 이중-차폐 흡입형 열전대 보다 정확한 측정 성능을 가짐을 보여준다. 또한, 이러한 결과는 본 실험예의 심플-쉴드 열전대가 노출-비드형 열전대의 복사열에 의한 측정오차가 가장 큰 위치(일례로, 하층부의 개구부 근처)에 적용되었을 때 최대의 성능을 가질 수 있음을 보여준다. 구획화재 시 하층부의 개구부 근처에서는 외부로부터 유입되는 공기에 의해 유속은 평균적으로 1~2m/s를 가지며, 유동의 방향성이 상당히 균일하기 때문에 심플-쉴드 열전대의 유용성은 매우 크다. This shows that the simple-shield thermocouple of this experimental example, which can apply the photocompression type, has more accurate measurement performance than the double-shielded inhalation type thermocouple. These results also show that the simple-shield thermocouple of this experimental example can have the maximum performance when the measurement error of the radiant heat of the exposed-bead type thermocouple is applied to the greatest position (for example, near the opening of the lower layer) . In the case of a compartment fire, the flow velocity is on the average 1 to 2 m / s due to the air introduced from the outside in the vicinity of the opening of the lower layer portion, and the directionality of the flow is fairly uniform, so the usefulness of the simple-
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 열전대 모듈(100)과 보정계수 산출 장치(20)에 따르면, 이중-차폐 흡입형 열전대에 비해 심플한 구조, 높은 경제성 및 활용성을 가질 수 있다. 또한, 보정계수 산출 장치(20)는 화재 및 연소 환경과는 별도로 설치되어, 열전대 모듈(100)에 맞는 보정계수를 미리 산출하여 데이터베이스화 해 놓을 수 있어서, 실제 화재 및 연소 환경에서는 심플한 구성의 열전대 모듈(100)만으로 온도를 측정 후, 미리 산출되어 있는 보정계수를 적용함으로써 최종 온도를 획득할 수 있다. As described above, according to the
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 열전대 모듈(100)이 적용된 보정계수 산출 장치(20)를 이용하여 화재 및 연소 환경에서 기체의 온도를 측정하는 과정을 시간의 흐름에 따라 개략적으로 도시한 순서도이다. 8 is a flowchart schematically showing a process of measuring a temperature of a gas in a fire and combustion environment using a correction
도 8에 도시된 바와 같이, 먼저, 열전대 모듈(100)이 적용된 보정계수 산출 장치(20)를 이용하여 열전대 모듈(100)에 맞는 보정계수(α)를 산출한다. 산출된 보정계수는 데이터베이스로 구축될 수 있다. As shown in FIG. 8, first, a correction coefficient? For the
다음으로, 열전대 모듈(100)을 이용하여 화재 및 연소 환경에서 측정 대상 기체의 온도를 측정함으로써, 쉴드부 내의 내부벽면 온도(Tw) 및 쉴드부 내에 존재하는 기체의 온도(Tb) 정보를 획득한다. 쉴드부 내의 내부벽면 온도(Tw)는 제1 열전대(120) 측정값으로부터, 쉴드부 내에 존재하는 기체의 온도(Tb)는 제2 열전대(130) 측정값으로부터 획득할 수 있다. Next, the
이후, 본 발명의 실시예에 따른 보정계수가 적용된 복사 보정식(즉, 수학식 5)를 이용하여 최종적으로 해당 화재 및 연소 환경에서 측정 대상 기체의 온도(Tg)를 확인할 수 있다. Thereafter, the temperature (T g ) of the gas to be measured can be finally confirmed in the corresponding fire and combustion environment using the radiation correction formula (i.e., Equation 5) to which the correction coefficient according to the embodiment of the present invention is applied.
복사 보정식에는 앞선 단계에서 획득된 보정계수(α), 제1 열전대 측정값(Tw) 및 제2 열전대 측정값(Tb)이 활용될 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이, h, F, εb, σ는 이론적으로 산출 및 적용될 수 있다.Copying the correction formula includes a correction factor (α), the first thermocouple measurement value obtained in the previous step (T w) and a second thermocouple measurement value (T b) it can be utilized. At this time, as described above, h, F,? B ,? Can be theoretically calculated and applied.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예들에 따라 구체적으로 기록되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.It is to be noted that the technical spirit of the present invention has been specifically described in accordance with the above-described preferred embodiments, but it is to be understood that the above-described embodiments are intended to be illustrative and not restrictive. In addition, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various embodiments are possible within the technical scope of the present invention.
10 : 이중-차폐 흡입형 열전대
20 : 열전대를 이용한 온도 측정오차 보정계수 산출 장치
100 : 열전대 모듈, 심플-쉴드 열전대
110 : 쉴드부
120 : 제1 열전대
130 : 제2 열전대
200 : 기체 유입부
210 : 팬
220 : 제1 파이프
300 : 제2 파이프
310, 320, 330 : 제1 부분, 제2 부분, 제3 부분
400 : 복사열 공급부
500 : 처리부 10: Double-shielded inhalation type thermocouple
20: Temperature measurement error correction coefficient calculation device using thermocouple
100: Thermocouple module, simple-shield thermocouple
110: shield part
120: first thermocouple
130: second thermocouple
200: gas inlet
210: Fan
220: first pipe
300: second pipe
310, 320, 330: first part, second part, third part
400: Radiant heat supply part
500:
Claims (6)
비드가 상기 쉴드부의 내벽에 밀착되도록 장착되어 상기 쉴드부의 내벽의 온도를 측정하는 제1 열전대; 및
비드가 상기 쉴드부의 중공 가운데에 위치하도록 장착되어 상기 쉴드부 내에 존재하는 기체의 온도를 측정하는 제2 열전대;를 포함하되,
상기 쉴드부에는 표면을 따라 다수의 관통홀이 형성되고,
상기 다수의 관통홀은, 상기 쉴드부의 제1 부분에 형성되는 제1 관통홀들; 및
상기 쉴드부의 상기 제1 부분과 이격된 제2 부분에 형성되는 제2 관통홀들;을 포함하고,
상기 제1 열전대의 비드 및 상기 제2 열전대의 비드는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 이격시키는 제3 부분에 위치하는 열전대 모듈.A shield portion of a hollow structure extending in a first direction;
A first thermocouple mounted on the inner wall of the shield portion so as to closely contact the bead and measuring the temperature of the inner wall of the shield portion; And
And a second thermocouple mounted on the bead so as to be positioned in the center of the hollow of the shield portion to measure a temperature of the gas present in the shield portion,
A plurality of through holes are formed in the shield portion along the surface,
The plurality of through holes may include first through holes formed in a first portion of the shield portion; And
And second through holes formed in a second portion of the shield portion spaced apart from the first portion,
Wherein the bead of the first thermocouple and the bead of the second thermocouple are located in a third portion that separates the first portion and the second portion.
상기 쉴드부는 소정의 직경을 갖는 원통형 파이프인 열전대 모듈. The method according to claim 1,
Wherein the shield portion is a cylindrical pipe having a predetermined diameter.
상기 다수의 관통홀은 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 상기 쉴드부를 관통하는 열전대 모듈. The method according to claim 1,
And the plurality of through holes penetrate the shield portion in a second direction crossing the first direction.
상기 쉴드부는, 일단에 인접하는 제1 부분;
타단에 인접하는 제2 부분; 및
상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 이격시키는 제3 부분;을 포함하고,
상기 제1 열전대의 비드 및 제2 열전대의 비드는 상기 제3 부분에 위치하는 열전대 모듈.The method according to claim 1,
The shield portion includes: a first portion adjacent to one end;
A second portion adjacent to the other end; And
And a third portion spaced apart from the first portion and the second portion,
Wherein the beads of the first thermocouple and the beads of the second thermocouple are located in the third portion.
상기 제3 부분에는 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 상기 쉴드부를 관통하는 개구가 형성되고,
상기 제1 열전대는 상기 중공을 통하여 상기 쉴드부 내로 도입되어 상기 쉴드부의 내벽의 온도를 측정하며,
상기 제2 열전대는 상기 개구를 통하여 상기 쉴드부 내로 도입되어 상기 기체의 온도를 측정하는 열전대 모듈.6. The method of claim 5,
Wherein the third portion is formed with an opening penetrating the shield portion in a second direction crossing the first direction,
The first thermocouple is introduced into the shield portion through the hollow to measure the temperature of the inner wall of the shield portion,
And the second thermocouple is introduced into the shield portion through the opening to measure the temperature of the substrate.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220026914A (en) * | 2020-08-26 | 2022-03-07 | 한국원자력연구원 | Appartus and method for testing heat transfer coefficient |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101153872B1 (en) * | 2007-11-30 | 2013-11-27 | 한국원자력연구원 | A device for measuring gas temperature with radiation interference compensation |
| KR20140129527A (en) * | 2013-04-30 | 2014-11-07 | 주식회사 현대케피코 | External temperature measuring apparatus of vehicle |
| KR101917041B1 (en) * | 2017-10-13 | 2018-11-08 | 대전대학교 산학협력단 | Apparatus and method for calculating correction factor for correcting errors in temperature measurement using thermocouple |
-
2018
- 2018-07-18 KR KR1020180083643A patent/KR101955483B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101153872B1 (en) * | 2007-11-30 | 2013-11-27 | 한국원자력연구원 | A device for measuring gas temperature with radiation interference compensation |
| KR20140129527A (en) * | 2013-04-30 | 2014-11-07 | 주식회사 현대케피코 | External temperature measuring apparatus of vehicle |
| KR101917041B1 (en) * | 2017-10-13 | 2018-11-08 | 대전대학교 산학협력단 | Apparatus and method for calculating correction factor for correcting errors in temperature measurement using thermocouple |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220026914A (en) * | 2020-08-26 | 2022-03-07 | 한국원자력연구원 | Appartus and method for testing heat transfer coefficient |
| KR102390966B1 (en) | 2020-08-26 | 2022-04-26 | 한국원자력연구원 | Appartus and method for testing heat transfer coefficient |
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