열유속, 열방출속도, 열전달 종류, 열방출속도 측정(소방기술사 134회 기출)

열유속, 열방출속도, 열전달 종류, 열방출속도 측정(소방기술사 134회 기출)

1. 개념 및 소방에서의 활용 비교

 1) 개념

열유속($\dot{q}''$)	열방출속도(HRR, Q)
Heat flux 단위면적당 열흐름률	Heat Release Rate 연소를 통해 발생하는 열에너지

 2) 활용

구분	열유속	열방출속도
활용	연소의 지속여부 화염에서 연료표면으로 복사되는 열유속이 열손실보다 커야 열분해 지속 임계열유속이 작아야 연소진행 용이 복사쉴드 쉴드수가 많을수록 반사율이 커지므로 열유속 감소	화재규모 결정  - 화재성장곡선 화염높이 결정 alpert correlation 점열원 복사에너지 마감재료의 난연성
판단	손괴의 정도 판단	화재의 크기 판단
응용	내장재 물품 등 불연화, 난연화 등

 

2. 화재로 인한 열전달의 종류

구분	전도	대류	복사
정의	conduction 열이 고체물진간 이동시 발생	convection 유체의 혼합 유동에 의한 열전달	radiation 열에너지가 전자기파의 형태로 전달
관련식	Fourier's law $$\dot{q}'' = \frac{k}{L}(T_1-T_2)	뉴턴의 냉각법칙 $\dot{q}'' = h(T_1-T_2)$	스테판 볼츠만 법칙 $\dot{q}'' = \phi\epsilon\sigma T^4$
적용	고체 물질의 초기 화재의 주된 열전달 Pr	성장기 화재의 주된 열전달 fire plume ceiling jet flow	최성기 화재의 주된 열전달 flashover 인접건물 연소확대
메커니즘	분자간 충돌 ↓ 온도상승 ↓ 분자운동 활발 ↓ 열에너지 전달	온도차 부피팽창 ↓ 밀도감소 ↓ 부력 발생 ↓ 열에너지 전달	고온의 발열체 ↓ 에너지 준위에 따른 전자기파 방출 ↓ 열에너지 전달

 

3. 열방출속도 결정법

구분	직접결정방법	간접결정방법
개념	산소소비원리를 이용한 시험장치 연소시 열방출속도는 가연물의 종류에 관계없이 산소질량에 비례(1kg당 13.1MJ)	단일자료의 특성치를 이용해 실제 실험없이 계산 복합재료의 열방출속도 계산시 복잡
방법	시료를 연소시켜 발생하는 연소생성물을 채집 후 변화량 계산(초기 산소량에서 나중 산소량이 얼마나 남았는지)	화재성장속도 및 열방출속도 계산식으로 결정
측정항목	평균열방출속도 최대열방출속도 총 방출열량 유효연소열 연기발생 질량감소율	화재성장속도 열방출속도