この規格 プレビューページの目次
※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
序文
ISO (国際標準化機構) は、国家標準化団体 (ISO メンバー団体) の世界的な連合体です。国際規格の作成作業は通常、ISO 技術委員会を通じて行われます。技術委員会が設立された主題に関心のある各会員団体は、その委員会に代表される権利を有します。政府および非政府の国際機関も ISO と連携してこの作業に参加しています。 ISO は、電気技術の標準化に関するあらゆる事項について、国際電気標準会議 (IEC) と緊密に協力しています。
国際規格は、ISO/IEC 指令Part 2 部に規定されている規則に従って草案されています。
技術委員会の主な任務は、国際規格を作成することです。技術委員会によって採択された国際規格草案は、投票のために加盟団体に回覧されます。国際規格として発行するには、投票を行った加盟団体の少なくとも 75% による承認が必要です。
この文書の要素の一部が特許権の対象となる可能性があることに注意してください。 ISO は、かかる特許権の一部またはすべてを特定する責任を負わないものとします。
ISO 14934-2 は、技術委員会 ISO/TC 92, 火災安全、小委員会 SC 1, 火災の発生と成長によって作成されました。
この第 2 版は、技術的に改訂された第 1 版 (ISO 14934-2:2006) を廃止し、置き換えます。
ISO 14934 は、一般タイトル「火災試験 - 熱流束計の校正と使用」の下に、次の部分で構成されています。
- Part 1: 一般原則
- Part 2: 一次校正方法
- Part 3: 二次校正方法
- Part 4: 火災試験における熱流束計の使用に関するガイダンス
導入
多くの火災試験方法では、放射レベルが指定されているため、放射熱流束が明確に定義され、十分な精度で測定されることが非常に重要です。放射熱伝達は、ほとんどの実際の火災における熱伝達の主要なモードでもあります。
実際には、放射熱流束は通常、シュミット・ベルター (サーモパイル) またはガルドン (フォイル) タイプのいわゆる全熱流束計を使用して測定されます。このようなメーターは、冷却された表面への放射と対流による複合熱流束を記録します。対流による熱伝達への寄与は、主に周囲のガスと感知面との温度差と周囲のガスの速度に依存します。ただし、熱流束計のサイズと形状、向き、冷却水の温度に近い温度レベルにも依存します。火災試験における実際の多くの状況では、機器の感知面への対流による影響は、放射熱流束の 25% に達する可能性があります。したがって、この部分を決定して制御することが常に必要です。
放射線による全熱流束の割合を決定するために、2 つの異なるタイプの熱流束計where 一次校正を実行する校正スキームが開発されます。(1) 放射線のみを感知する全半球放射計、および (2) 全熱放射熱伝達と対流熱伝達の両方に敏感な磁束計 (最も頻繁に使用されます)二次 (または転送) 校正方法での 2 つのタイプのメーター間の測定値を比較すると、その方法における対流の影響を特徴付けることができます。可能であれば、放射熱流束のすべての校正と測定において、不確実性の計算には対流成分の除去に関連する不確実性を含める必要があります。二次校正方法としては、半球放射計と全熱流束計を併用することで対流の寄与を推定することが可能です。同じ構成は、火災試験法の校正にも使用できます。
一次校正は、熱伝達の対流部分が無視または制御できるwhere で黒体空洞内で実行されます。このような装置の 1 つは、本書で真空黒体キャビティ (VBBC) 法 (方法 1) として説明されている、対流および伝導効果が無視できるという独特の特性を備えた真空黒体施設です。他の(真空ではない)黒体施設も、特に校正対象の熱流束計の感知面に対する対流効果の観点から完全に特徴付けられていれば、校正用の主要な熱源として適している可能性があります。この文書では球状黒体キャビティ法 (方法 2) として説明されているそのような設備の 1 つは、対流を最小限に抑えるために下向きのオリフィスを備えた炉です。もう一つは、校正対象の熱流束計と一次標準放射計を比較する置換手順を採用することで、対流成分の影響を最小限に抑える可変温度黒体法(方法3)です。このような条件下では、各測定の対流効果は同様の大きさであると想定できます。
注Schmidt-Boelter メーターおよび Gardon メーターは、市販されている適切な製品の例です。この情報は、ISO 14934 のこの部分のユーザーの便宜のために提供されており、ISO によるこの製品の承認を構成するものではありません。
1 スコープ
ISO 14934 のこの部分では、放射熱源からの明確な放射線にさらされる全半球放射計と全熱流束計の校正のための 3 つの方法について説明しています。この装置は、校正中の対流熱伝達による影響を最小限に抑えるように設計されています。機器を実際に使用する場合、放射熱伝達と対流熱伝達の組み合わせを測定することに注意することが重要です。後者は、熱流束計の設計、方向、局所的な温度と流れの条件、および冷却水の温度によって異なります。
2 規範的参照
以下の文書は、全部または一部がこの文書で規範的に参照されており、その適用には不可欠です。日付が記載された参考文献については、引用された版のみが適用されます。日付のない参照については、参照文書の最新版 (修正を含む) が適用されます。
- ISO 13943, 火災安全 — 語彙
- ISO 14934-1, 火災試験 — 熱流束計の校正と使用 — Part 1: 一般原則
- IEC 60584-2, 熱電対 - Part 2: 許容差
- ISO/IEC Guide 98-3, 測定の不確かさ — Part 3: 測定における不確かさの表現に関するガイド (GUM:1995)
- ISO/IEC Guide 99, 計測学の国際語彙 — 基本概念および一般概念および関連用語 (VIM)
3 用語と定義
この文書の目的のために、ISO 13943, ISO 14934-1, ISO/IEC Guide 98-3, および ISO/IEC Guide 99 に記載されている用語と定義が適用されます。
参考文献
| 1 | IEC 60050-845:1987, 国際電気技術用語集。点灯 |
| 2 | ISO 31‑6:1992 4 、数量と単位 — Part 6: 光および関連する電磁放射 |
| 3 | Filtz,J.-R .、熱流束計の一次校正に関するメモ- 2000 年 3 月、ISO/TC 92/SC1 N607 の付属書 |
| 4 | Filtz J.-R.、L ièvre M.、 Valin T.、 Lemonnier D.、 Blay D.ガルドン ゲージの放射校正用の真空黒体空洞– 国際計量会議 – セントルイス、フランス (2001) |
| 5 | O lsson S.放射熱流束計の校正—黒体空洞で使用する水冷アパーチャの開発。ノードテスト プロジェクト 873-9 SP REPORT 1991:58, 国立試験研究機関、SP, スウェーデン、1992 年。ISBN 91-7848-317-4 |
| 6 | 1990 年の国際温度スケール(ITS-90)セーヴル、BIPM, 1990年。Metrologia, 1990年、vol. 27, 3-10 および107ページ |
| 7 | Murthy AV, T Sai BK NIST での熱流束センサーの移転校正、HTD-Vol. 345, 全国伝熱会議の ASME 議事録、K aminski 、D.、 Smith 、AM, およびSmith 編集、TF, 7, 81-88 ページ (1997) |
| 8 | Gentile TT, Houston JM, Hardis JE, Cromer CL, Parr AC, NIST 高精度極低温放射計。応用1996 年オプション、35, 1056-1068 ページ |
| 9 | Murthy AV, Tsai BK, Gibson CE, 高熱流束センサーの校正。 J. Res. Natl.研究所技術研究所1997, 102 (4) pp. 479-488 |
| 10 | Murthy AV, Tsai BK, Saunders RD, 高熱流束センサーの校正における開口近接効果。 J. Res. Natl.研究所技術研究所1998, 103 (6) pp. 621–624 |
| 11 | A dersson P.、 Wetterlund I. NT FIRE 050 Nordtest プロジェクト No. に従って実行された熱流束校正の不確かさ1525-01 SP REPORT 2001:34, 国立試験研究機関、SP, スウェーデン、2001 年。ISBN 91-7848-882-6 |
| 12 | Andersson P.、 Wetterlund I.熱流束計の一次校正のラウンドロビン、 SP テクニカル ノート 2011:05, スウェーデン SP 技術研究所、スウェーデン、2011 |
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 14934-2 was prepared by Technical Committee ISO/TC 92, Fire safety, Subcommittee SC 1, Fire initiation and growth.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 14934-2:2006), which has been technically revised.
ISO 14934 consists of the following parts, under the general title Fire tests — Calibration and use of heat flux meters:
- Part 1: General principles
- Part 2: Primary calibration methods
- Part 3: Secondary calibration method
- Part 4: Guidance on the use of heat flux meters in fire tests
Introduction
In many fire test methods, the radiation level is specified and, therefore, it is of great importance that the radiant heat flux is well defined and measured with sufficient accuracy. Radiant heat transfer is also the dominant mode of heat transfer in most real fires.
In practice, radiant heat flux is usually measured with so-called total heat flux meters of the Schmidt-Boelter (thermopile) or Gardon (foil) type. Such meters register the combined heat flux by radiation and convection to a cooled surface. The contribution to the heat transfer by convection depends mainly on the temperature difference between the surrounding gases and the sensing surface and on the velocity of the surrounding gases. It will, however, also depend on size and shape of the heat flux meter, its orientation and on its temperature level, which is near the cooling water temperature. In many practical situations in fire testing, the contribution due to convection to the sensing surface of the instrument can amount to 25 % of the radiant heat flux. Thus it is always necessary to determine and control this part.
To determine the fraction of total heat flux due to radiation, a calibration scheme is developed where primary calibration is performed on two different types of heat flux meters: (1) a total hemispherical radiometer sensitive to radiation only, and (2) a total heat flux meter, (most frequently used) sensitive to both radiant heat transfer and to convective heat transfer. A comparison of measurements between the two types of meters in secondary (or transfer) calibration methods allows a characterization of the influence of convection in the method. Where possible, in all calibrations and measurements of radiative heat flux, the uncertainty calculations should include the uncertainty associated with removing the convective component. For secondary calibration methods, a combined use of hemispherical radiometers and total heat flux meters makes it possible to estimate the convection contribution. The same arrangement can be used in calibration of fire test methods as well.
Primary calibration is performed in a black-body cavity under conditions where the convective part of the heat transfer can be neglected or controlled. One such apparatus is an evacuated black-body facility with the unique characteristic of negligible convection and conduction effects described in this document as the vacuum black-body cavity (VBBC) method (method 1). Other (non-evacuated) black-body facilities can also be suitable as primary heat sources for calibration, providing they are fully characterized, particularly in terms of any convection effects on the sensing surface of the heat flux meter being calibrated. One such facility, described in this document as the spherical black-body cavity method (method 2), is a furnace with an orifice pointing downwards to minimize the convection. Another is the variable temperature black-body method (method 3) in which the effect of the convective component is minimized by the adoption of a substitution procedure in which the heat flux meter to be calibrated is compared with a primary standard radiometer. Under such conditions the convective effect for each measurement can be asumed to be of a similar magnitude.
NOTE Schmidt-Boelter meters and Gardon meters are examples of suitable products available commercially. This information is given for the convenience of users of this part of ISO 14934 and does not constitute an endorsement by ISO of this product.
1 Scope
This part of ISO 14934 describes three methods for calibration of total hemispherical radiometers and total heat flux meters that are exposed to a well-defined radiation from a radiant heat source. The equipment is designed to minimize influences due to convective heat transfer during calibration. It is important to note that when the instruments are used in practice they measure a combination of radiant and convective heat transfers. The latter will depend on the design of the heat flux meter, the orientation, local temperature and flow conditions, and on the temperature of the cooling water.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
- ISO 13943, Fire safety — Vocabulary
- ISO 14934-1, Fire tests — Calibration and use of heat flux meters — Part 1: General principles
- IEC 60584-2, Thermocouples — Part 2: Tolerances
- ISO/IEC Guide 98-3, Uncertainty of measurement — Part 3: Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM:1995)
- ISO/IEC Guide 99, International vocabulary of metrology — Basic and general concepts and associated terms (VIM)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 13943, ISO 14934-1, ISO/IEC Guide 98-3 and ISO/IEC Guide 99 apply.
Bibliography
| 1 | IEC 60050-845:1987, International Electrotechnical Vocabulary. Lighting |
| 2 | ISO 31‑6:1992 4 , Quantities and units — Part 6: Light and related electromagnetic radiations |
| 3 | Filtz,J.-R., Note on primary calibration of heat flux meters - March 2000, Annex to ISO/TC 92/SC1 N607 |
| 4 | Filtz J.-R., Lièvre M., Valin T., Lemonnier D., Blay D. A vacuum blackbody cavity for radiometric calibration of Gardon Gauges – International Metrology Congress – Saint Louis, France (2001) |
| 5 | Olsson S. Calibration of Radiant Heat Flux Meters — The development of a Water Cooled Aperture for Use with Black Body Cavities. Nordtest Project 873-90. SP REPORT 1991:58, National Testing and Research Institute, SP, Sweden, 1992. ISBN 91-7848-317-4 |
| 6 | The International Temperature Scale of 1990 (ITS-90). Sèvres, BIPM, 1990. Metrologia, 1990, vol. 27 , pp. 3-10 and 107 |
| 7 | Murthy A.V., Tsai B.K. Transfer calibration of heat flux sensors at NIST, HTD-Vol. 345, ASME proceedings of the National Heat Transfer Conference, Edited by Kaminski, D., Smith, A.M., and Smith, T.F., 7 , pp. 81-88 (1997) |
| 8 | Gentile T.T., Houston J.M., Hardis J.E., Cromer C.L., Parr A.C., The NIST high accuracy cryogenic radiometer. Appl. Opt. 1996, 35 pp. 1056–1068 |
| 9 | Murthy A.V., Tsai B.K., Gibson C.E., Calibration of high heat flux sensors. J. Res. Natl. Inst. Stand. Technol. 1997, 102 (4) pp. 479–488 |
| 10 | Murthy A.V., Tsai B.K., Saunders R.D., Aperture proximity effects in high heat flux sensors calibration. J. Res. Natl. Inst. Stand. Technol. 1998, 103 (6) pp. 621–624 |
| 11 | Andersson P., Wetterlund I. Uncertainty in heat flux calibrations performed according to NT FIRE 050 Nordtest project No. 1525-01 SP REPORT 2001:34, National Testing and Research Institute, SP, Sweden, 2001. ISBN 91-7848-882-6 |
| 12 | Andersson P., Wetterlund I. Round Robin of Primary Calibration of Heat Flux meters, SP Technical Note 2011:05, SP Technical Research Institute of Sweden, Sweden, 2011 |